Отдача свободного затвора. Дифференциальное уравнение движения свободного затвора оружия


Реферат Отдача свободного затвора

скачать

Реферат на тему:

План:

    Введение
  • 1 Принцип действия
  • 2 Динамика оружия со свободным затвором
  • 3 Международная терминология
  • 4 Источники и примечания
  • Литература

Введение

Работа свободного затвора на примере пистолета.I — положение перед выстрелом; II — давление пороховых газов превысило давление форсирования, пуля врезается в нарезы ствола, но гильза, удерживаемая инертной массой затвора и трением стенок, плотно прижатых давлением к патроннику, отходит назад лишь на несколько миллиметров; III — пуля покидает ствол, гильза за это же время вышла из патронника только своей утолщённой частью у основания; IV, V — давление в стволе падает, трение в патроннике резко снижается, и гильза отходит назад под действием остаточного давления и инерции, толкая затвор, этим приводя в действие автоматику перезаряжания.

Свободный затвор, или инерционный затвор — продольно-скользящий затвор, не сцепленный с неподвижным стволом во время выстрела.

Отдача свободного затвора — принцип действия автоматики перезаряжания огнестрельного оружия, при котором продольно-скользящий затвор не сцеплён с неподвижным стволом, а его отход назад при выстреле замедляется преимущественно силой трения стенок гильзы о патронник и большой массой самого затвора.

Свободный затвор конструктивно проще любого другого типа запирания ствола. Однако для него характерны такие существенные недостатки, как излишняя масса оружия, склонность к высокому темпу стрельбы и увеличение колебаний оружия при стрельбе очередями за счет быстрого возвратно-поступательного движения массивного затвора и его ударов в крайних положениях, что также способствует ускоренному износу оружия.

Схема со свободным затвором благодаря своей простоте в прошлом широко применялась в пистолетах-пулеметах: достаточно назвать такие образцы, как MP18, «Суоми», MP40, ППШ, STEN, Uzi и многие другие. В настоящее время многие пистолеты-пулемёты используют более совершенные механизмы с полусвободным затвором или даже отводом пороховых газов, хотя свободный затвор также сохраняет большую популярность у конструкторов этого вида оружия.

Кроме того, свободный затвор очень часто используется в другом типе оружия под пистолетный патрон — пистолетах, обычно — использующих сравнительно маломощные патроны (ПМ, АПС, ПСМ, «Браунинг» и другие), так как масса кожуха-затвора пистолета обычно получается намного меньше, чем может весить затвор пистолета-пулемёта.

Наконец, свободный затвор как правило имеют самозарядные охотничьи винтовки и карабины под малокалиберный патрон кольцевого воспламенения, например ТОЗ 99, Ruger 10/22 и аналогичные.

Применение данной схемы в иных типах оружия носит как правило лишь эпизодический характер.

1. Принцип действия

В основании гильзы имеется утолщённая часть, в которой находится капсюль. Задача конструктора системы со свободным затвором — обеспечить, чтобы за время, которое пуля находится в канале ствола, гильза вышла из патронника на величину, не превышающую длину этой части.

При выстреле пороховые газы оказывают давление одновременно на пулю и на донце гильзы, последняя составляющая передаётся затвору. Так как затвор и пуля имеют различную массу, они движутся при этом с различной скоростью: если скорость пули вблизи дульного среза достигает при использовании пистолетных патронов 300—500 м/с, наибольшая скорость затвора обычно не превышает 4 м/с.

Параметры системы подбираются конструкторами таким образом, чтобы за то время, за которое пуля проходит по каналу ствола до дульного среза, затвор успевает отойти лишь на несколько миллиметров, при этом гильза выходит из патронника только своей утолщённой частью, в которой расположен капсюль, что страхует её от разрыва.

После того, как пуля покидает ствол, давление в его канале падает, и гильза полностью выходит из патронника, толкая затвор. Извлечение гильзы в системе со свободным затвором происходит, таким образом, практически без участия закреплённого на затворе выбрасывателя — он лишь удерживает её в чашечке затвора, а не «вытягивает» из патронника, как в других системах. В принципе, система со свободным затвором может обойтись и без выбрасывателя — он нужен лишь на случай осечки для извлечения не сработавшего патрона из канала ствола. Существовали образцы оружия со свободным затвором (тренировочного или спортивно-развлекательного назначения), выбрасывателя не имевшие для упрощения конструкции.

Накопленной энергии затвору хватает на обеспечение работы автоматики оружия.

Данное описание работы системы со свободным затвором является упрощённым. На практике в оружии со свободным затвором, у которого боёк имеет вид неподвижно закреплённой на зеркале затвора детали, накол капсюля очередного патрона происходит ещё до его полного входа в патронник и прихода затвора в крайне переднее положение, в результате чего отходу затвора назад противодействует дополнительно ещё и инерция движения подвижных частей оружия вперёд. Использование этого принципа (так называемый «выкат затвора», в англоязычной терминологии — advanced primer ignition) позволяет снизить темп стрельбы и несколько уменьшить потребную массу подвижных частей оружия. При этом, однако, следует учитывать, что если при стрельбе возникнет затяжной выстрел, — замедленное срабатывание бракованного или повреждённого при хранении патрона, — выстрел произойдёт уже после полного прихода затвора в переднее положение и остановки, так, что инерция его движения вперёд не будет противодействовать его отходу назад, так что конструктор должен обеспечить достаточную массу затвора для того, чтобы обеспечить и при таком развитии событий безопасность стрелка и сохранность оружия. Использование выката затвора несколько снижает надёжность работы автоматики, а также допускает стрельбу исключительно с открытого затвора, что не всегда приемлемо. Тем не менее, этот принцип де-факто используется в большинстве пистолетов-пулемётов со свободным затвором (имеющих неподвижно закреплённый в чашечке затвора боёк), в частности — «Узи», ППШ, ППС, и так далее. В пистолете-пулемёте MP40 же, боёк выполнен отдельно от затвора, как часть ударного механизма ударникового типа, однако выкат затвора также используется благодаря особому устройству последнего, спроектированного таким образом, что боёк наносит удар по капсюлю за мгновение до прихода затвора в переднее положение. Тот же принцип использовался, например, и в раннем варианте боевого автоматического дробовика Атчиссона (AAS — Atchisson assault shotgun) 12-го калибра, что с успехом позволило использовать в автоматическом оружии со свободным затвором мощный охотничий патрон.

В более сложном варианте этот же принцип реализовывался даже в некоторых лёгких пушках со свободным затвором, или, например, в швейцарской 20-мм противотанковой винтовке Oerlikon SSG36. Существует даже проект основанного на этом принципе оружия будущего с очень простой, но эффективной конструкцией.

Существенное преимущество свободного затвора состоит в том, что при выстреле он испытывает только деформацию сжатия. Эту деформацию способны успешно воспринимать многие виды материалов, что позволяет использовать для изготовления свободного затвора сравнительно малопрочные, но дешёвые и простые в обработке материалы — сырую малоуглеродистую сталь, литую алюминиевую бронзу (как у части выпуска британского STEN-a), цинк-алюминиевый литьевой сплав ZAMAK (пистолеты и карабины фирмы Hi-Point Firearms), и так далее. Для сравнения, например, при запирании затвора поворотом его боевые упоры испытывают во время выстрела деформацию на срез, для противодействия которой необходима очень качественная углеродистая или легированная сталь (в практике отечественной оружейной промышленности используются углеродистые пружинные стали 50А, 50РА или аналогичные; за границей стандартом считается хром-молибденовая сталь ANSI 4130 ChroMoly или аналогичная), прошедшая термическую обработку.

2. Динамика оружия со свободным затвором

Работа системы со свободным затвором требует выполнения того условия, чтобы сила давления пороховых газов на донце гильзы была больше суммарной силы, оказывающей сопротивление движению затвора назад. Эта сила имеет следующие составляющие:

  • сила сопротивления возвратной пружины, прижимающей затвор к срезу ствола;
  • сила трения между затвором и стенками затворной коробки, или направляющими, по которым он движется;
  • сила трения стенок гильзы о стенки патронника ствола.

Первые две составляющие пренебрежимо малы по сравнению с последней[1].

Таким образом, условие работоспособности системы со свободным затвором приобретает следующий вид:

P * S > R,

где: Р — давление газов внутри гильзы; S — площадь дна гильзы; R — сила трения гильзы в патроннике.

Для цилиндрической гильзы с равномерной толщиной стенок это условие, после подстановки соответствующих формул для вычисления площади дна гильзы и силы трения её стенок о патронник, принимает следующий вид:

где: d — внутренний диаметр гильзы; d1 — наружный диаметр гильзы; l — длина корпуса гильзы.

Из этой формулы видно, что если длина гильзы превосходит некоторую предельную величину, система работать не будет, так как гильза при выстреле останется в патроннике и скорее всего получит поперечный разрыв, что приведёт к заклиниванию оружия и может стать причиной травмы стрелка. Особенно велик риск такого развития события при использовании гильз с высоким коэффициентом бутылочности из-за того, что пороховые газы давят как на донце такой гильзы, так и на её скат изнутри.

Кроме того, для обеспечения нормальной работоспособности системы со свободным затвором необходимо, чтобы за время выстрела (то есть, до того момента, как пуля покинет канал ствола) затвор вместе с гильзой отошёл на определённую величину — как правило не более 2 мм, что соответствует длине утолщённой части гильзы, в которой находится капсюль и на которой расположена кольцевая проточка. При нарушении этого условия вероятен продольный разрыв гильзы, так как до момента вылета пули из канала ствола в нём сохраняется высокое остаточное давление пороховых газов.

Уменьшения пути затвора за время выстрела достигается в системе со свободным затвором увеличением массы подвижных деталей оружия, в ней как правило представленных лишь самим затвором в виде неразборной детали.

В конструировании оружия принята оценочная эмпирическая формула подобия, позволяющая грубо, с некоторым завышением (из-за отсутствия учёта сил трения и сопротивления возвратной пружины) оценить массу подвижных деталей оружия со свободным затвором, необходимую для обеспечения нормальной работы его автоматики перезаряжания:

где: Q — масса подвижных частей; q — масса пули; l — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L — длина нарезной части ствола.

Существует и другой вариант эмпирической зависимости для примерного определения необходимой массы затвора:

где: Q — масса подвижных частей; q — масса пули; x1 — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L — длина нарезной части ствола; w — масса порохового заряда в патроне.

В иностранной литературе также приводится следующая оценочная формула для определения потребной массы свободного затвора:

где: M — масса подвижных частей в фунтах; m — масса пули в фунтах; Vb — скорость пули в футах в секунду; D — диаметр зеркала затвора в дюймах; d — диаметр основания пули в дюймах.

Естественно, полученные по этим формулам величины носят сугубо ориентировочный характер, — в реальной практике конструирования используются существенно более сложные расчёты с использованием аппарата высшей математики, дополняемые обширным практическим материалом, получаемым в процессе доводки образца. Кроме того, масса затвора зависит также от конфигурации гильзы конкретного патрона, скорости горения пороха, требуемого темпа стрельбы оружия и использования особых приёмов, позволяющих несколько облегчить затвор, таких, как описанный выше выкат затвора.

Из приведённых соотношений видно, что в общем случае чем длиннее ствол оружия и тяжелее пуля используемого в нём боеприпаса, тем большую массу должен иметь его затвор. Это вполне логично — чем длиннее ствол и тяжелее пуля, тем дольше она не покинет канал ствола, соответственно — тем больше то время, за которое затвор должен пройти заданное расстояние, а это требует его утяжеления.

Применение в системе с инерционным запиранием ствола мощного патрона вынуждает использовать очень тяжёлый затвор. В свою очередь, большая масса затвора приводит к увеличению общей массы оружия, а также — значительному повышению его тряски при ведении автоматического огня и ускорению износа из-за сильных ударов в крайних положениях.

Поэтому в оружии с длинным стволом и / или использующем мощные патроны с тяжёлой пулей свободный затвор используется редко, вместо чего применяют полусвободный затвор либо различные варианты жёсткого запирания ствола на время выстрела. Это позволяет существенно облегчить подвижные части оружия, и этим снизить его массу, повысить кучность боя. Кроме того, известны попытки замедлить отход затвора назад за счёт увеличения силы трения стенок гильзы о патронник — например путём нанесения на его стенки спиральных канавок или специальных насечек (не путать с прямыми «канавками Ревелли» в патроннике, которые напротив облегчают экстракцию гильзы за счёт подачи пороховых газов из канала ствола в пространство между стенками патронника и стенками гильзы), либо за счёт применения специальных замедлителей отхода затвора (например, роликового замедлителя у чехословацкого пистолета-пулемёта «Скорпион» или пневматического буфера у MP38 и раннего MP40).

Одно из немногих исключений — немецкая авиапушка MK 108 времён Второй мировой войны, которая имела массивный свободный затвор. Однако для обеспечения работы её автоматики ствол пришлось сделать очень коротким, чтобы пуля успевала покинуть его канал до отхода затвора на критическую величину, а это отрицательно сказалось на баллистике оружия. В данном случае более важна, впрочем, оказалась достигаемая именно применением простой схемы работы автоматики высокая технологичность этой пушки в массовом производстве, а недостаточную кинетическую энергию снаряда восполнили увеличением заряда взрывчатого вещества.

Другое исключение — опытный автоматический боевой дробовик Атчиссона 12-го охотничьего калибра, у которого свободный затвор имел массу порядка полутора килограмм и очень длинный выкат — в крайне заднем положении он входил внутрь полой трубчатой части приклада, доходя почти до плеча стрелка. В случае применения в оружии, претендующем на большую точность автоматического огня по сравнению с автоматическим дробовиком, такая схема оказалась бы неприемлема из-за сильной тряски, вызванной перемещением столь массивного затвора. Впрочем, даже Атчиссон в более поздней версии своего оружия пришёл к использованию традиционной газоотводной автоматики.

3. Международная терминология

В англоязычной терминологии термин «свободный затвор» как таковой отсутствует. Вместо этого используется термин blowback («блоу-бэк»), используемый для обозначения любого принципа работы автоматики, основанного на отдаче затвора — как свободного, так и полусвободного или свободного с замедлителем отхода. Системы со свободным затвором при этом обозначают как «прямой» (straight), «простой» (simple) или «чистый» (pure) blowback.

Аналогичная терминология используется и во многих других языках.

4. Источники и примечания

  1. Существует заблуждение, состоящее в том, что существенную роль в работе автоматики оружия со свободным затвором играет возвратно-боевая пружина; это не соответствует действительности, так как её сила несоизмеримо меньше той, которая действует на затвор при выстреле. Пружина играет роль аккумулятора энергии отдачи для возврата подвижной системы оружия в переднее положение после выстрела, а также предотвращает случайное перемещение затвора при ношении разряженного оружия, не более того.

wreferat.baza-referat.ru

Свободный затвор — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Свободный затвор, или инерционный затвор — продольно-скользящий затвор, не сцепленный с неподвижным стволом во время выстрела.

Отдача свободного затвора — принцип действия автоматики перезаряжания огнестрельного оружия, при котором продольно-скользящий затвор не сцеплён с неподвижным стволом, а его отход назад при выстреле замедляется преимущественно силой трения стенок гильзы о патронник и большой массой самого затвора.

Свободный затвор конструктивно проще любого другого типа запирания ствола. Однако для него характерны такие существенные недостатки, как излишняя масса оружия, склонность к высокому темпу стрельбы и увеличение колебаний оружия при стрельбе очередями за счёт быстрого возвратно-поступательного движения массивного затвора и его ударов в крайних положениях, что также способствует ускоренному износу оружия.

Схема со свободным затвором благодаря своей простоте в прошлом широко применялась в пистолетах-пулемётах: достаточно назвать такие образцы, как MP18, «Суоми», MP40, ППШ, STEN, Uzi и многие другие. В настоящее время многие пистолеты-пулемёты используют более совершенные механизмы с полусвободным затвором или даже отводом пороховых газов, хотя свободный затвор также сохраняет большую популярность у конструкторов этого вида оружия.

Кроме того, свободный затвор очень часто используется в другом типе оружия под пистолетный патрон — пистолетах, обычно — использующих сравнительно маломощные патроны (ПМ, АПС, ПСМ, «Браунинг» и другие), так как масса кожуха-затвора пистолета обычно получается намного меньше, чем может весить затвор пистолета-пулемёта.

Наконец, свободный затвор как правило имеют самозарядные охотничьи винтовки и карабины под малокалиберный патрон кольцевого воспламенения, например ТОЗ 99, Ruger 10/22 и аналогичные.

Применение данной схемы в иных типах оружия носит как правило лишь эпизодический характер.

Принцип действия

При выстреле пороховые газы оказывают давление одновременно на пулю, на стенки гильзы и на её донце — последняя составляющая передаётся затвору. При этом возникают несколько разнонаправленных сил:

  • Сила давления пороховых газов на пулю старается вытолкнуть её из ствола вперёд, через дульный срез;
  • Сила давления на донце гильзы старается вытолкнуть её из патронника назад, через казённый срез ствола, чему препятствует подпирающий гильзу сзади массивный затвор;
  • Сила давления на стенки гильзы плотно прижимает их к стенкам патронника, следствием чего становится возникновение между стенками гильзы и стенками патронника силы трения, препятствующей выходу из него гильзы.

В результате совместного воздействия этих сил и пуля, и гильза начинают двигаться в противоположных направлениях, однако с различной скоростью: если скорость пули вблизи дульного среза достигает при использовании пистолетных патронов 300—500 м/с, то наибольшая скорость затвора обычно не превышает 4 м/с.

Параметры системы (длина ствола, массы пули и затвора, площадь поверхности гильзы и так далее) подбираются конструкторами таким образом, чтобы за то время, за которое пуля проходит по каналу ствола до дульного среза, затвор успевает отойти лишь на несколько миллиметров, при этом гильза выходит из патронника только своей утолщённой частью, в которой расположен капсюль, что страхует её от разрыва.

После того, как пуля покидает ствол, давление в его канале падает, и гильза полностью выходит из патронника, толкая затвор. Извлечение гильзы в системе со свободным затвором происходит, таким образом, практически без участия закреплённого на затворе выбрасывателя — он лишь удерживает её в чашечке затвора, а не «вытягивает» из патронника, как в других системах. В принципе, система со свободным затвором может обойтись и без выбрасывателя — он нужен лишь на случай осечки для извлечения не сработавшего патрона из канала ствола. Существовали образцы оружия со свободным затвором (тренировочного или спортивно-развлекательного назначения), выбрасывателя не имевшие для упрощения конструкции.

Накопленной энергии затвору хватает на обеспечение работы автоматики оружия.

Данное описание работы системы со свободным затвором является упрощённым. На практике в оружии со свободным затвором, у которого боёк имеет вид неподвижно закреплённой на зеркале затвора детали, накол капсюля очередного патрона происходит ещё до его полного входа в патронник и прихода затвора в крайне переднее положение, в результате чего отходу затвора назад противодействует дополнительно ещё и инерция движения подвижных частей оружия вперёд. Использование этого принципа (так называемый «выкат затвора», в англоязычной терминологии — advanced primer ignition) позволяет снизить темп стрельбы и несколько уменьшить потребную массу подвижных частей оружия. При этом, однако, следует учитывать, что если при стрельбе возникнет затяжной выстрел, — замедленное срабатывание бракованного или повреждённого при хранении патрона, — выстрел произойдёт уже после полного прихода затвора в переднее положение и остановки, так, что инерция его движения вперёд не будет противодействовать его отходу назад, так что конструктор должен обеспечить достаточную массу затвора для того, чтобы обеспечить и при таком развитии событий безопасность стрелка и сохранность оружия.

Использование выката затвора несколько снижает надёжность работы автоматики оружия, а также допускает стрельбу исключительно с открытого затвора («с заднего шептала»), что не всегда приемлемо из-за снижения кучности огня, в особенности одиночного. Тем не менее, этот принцип де-факто используется в большинстве пистолетов-пулемётов со свободным затвором (имеющих неподвижно закреплённый в чашечке затвора боёк), в частности — «Узи», ППШ, ППС, и так далее. В пистолете-пулемёте MP40 же, боёк выполнен отдельно от затвора, как часть ударного механизма ударникового типа, однако выкат затвора также используется благодаря особому устройству последнего, спроектированного таким образом, что боёк наносит удар по капсюлю за мгновение до прихода затвора в переднее положение. Тот же принцип использовался, например, и в раннем варианте боевого автоматического дробовика Атчиссона (AAS — Atchisson assault shotgun) 12-го калибра, что с успехом позволило использовать в автоматическом оружии со свободным затвором мощный охотничий патрон.

В более сложном варианте этот же принцип реализовывался даже в некоторых лёгких пушках со свободным затвором, или, например, в швейцарской 20-мм противотанковой винтовке [guns.connect.fi/gow/20ssgdra.jpg Oerlikon SSG36]. [guns.connect.fi/gow/2030.html Существует даже проект] основанного на этом принципе оружия будущего с очень простой, но эффективной конструкцией.

Существенное преимущество свободного затвора состоит в том, что при выстреле он испытывает только деформацию сжатия. Эту деформацию способны успешно воспринимать многие виды материалов, что позволяет использовать для изготовления свободного затвора сравнительно малопрочные, но дешёвые и простые в обработке материалы — незакалённую малоуглеродистую сталь, литую алюминиевую бронзу (как у части выпуска британского STEN-a), цинк-алюминиевый литьевой сплав ZAMAK (пистолеты и карабины фирмы Hi-Point Firearms), и так далее. При этом несколько страдает долговечность оружия — при большом настреле на его деталях появляется наклёп, но не его работоспособность, причём проблема долговечности может быть отчасти устранена применением буферов, смягчающих откат подвижных частей в заднее положение. Для сравнения, например, при запирании затвора поворотом его боевые упоры испытывают во время выстрела деформацию на срез, для противодействия которой необходима очень качественная углеродистая или легированная сталь (в практике отечественной оружейной промышленности используются углеродистые пружинные стали 50А, 50РА или аналогичные; за границей стандартом для оружейной промышленности считается хром-молибденовая сталь ANSI 4130 ChroMoly или аналогичная), прошедшая термическую обработку.

Динамика оружия со свободным затвором

Работа системы со свободным затвором требует выполнения того условия, чтобы сила давления пороховых газов на донце гильзы была больше суммарной силы, оказывающей сопротивление движению затвора назад. Эта сила имеет следующие составляющие:

  • сила сопротивления возвратной пружины, прижимающей затвор к срезу ствола;
  • сила трения между затвором и стенками затворной коробки, или направляющими, по которым он движется;
  • сила трения стенок гильзы о стенки патронника ствола.

Первые две составляющие пренебрежимо малы по сравнению с последней[1].

Таким образом, условие работоспособности системы со свободным затвором приобретает следующий вид:

<math> P S > R , </math>

где: Р — давление газов внутри гильзы; S — площадь дна гильзы; R — сила трения гильзы в патроннике.

Для цилиндрической гильзы с равномерной толщиной стенок это условие, после подстановки соответствующих формул для вычисления площади дна гильзы и силы трения её стенок о патронник, принимает следующий вид:

<math> \frac {l}{d_1} < \frac{1}{48 (\frac{d_1}{d})^2} , </math>

где: <math>d</math> — внутренний диаметр гильзы; <math>d_1</math> — наружный диаметр гильзы; <math>l</math> — длина корпуса гильзы.

Из этой формулы видно, что если длина гильзы превосходит некоторую предельную величину, система работать не будет, так как гильза при выстреле останется в патроннике и скорее всего получит поперечный разрыв, что приведёт к заклиниванию оружия и может стать причиной травмы стрелка. Особенно велик риск такого развития события при использовании гильз с высоким коэффициентом бутылочности из-за того, что пороховые газы давят как на донце такой гильзы, так и на её скат изнутри.

Кроме того, для обеспечения нормальной работоспособности системы со свободным затвором необходимо, чтобы за время выстрела (то есть, до того момента, как пуля покинет канал ствола) затвор вместе с гильзой отошёл на определённую величину — как правило не более 2 мм, что соответствует длине утолщённой части гильзы, в которой находится капсюль и на которой расположена кольцевая проточка. При нарушении этого условия вероятен продольный разрыв гильзы, так как до момента вылета пули из канала ствола в нём сохраняется высокое остаточное давление пороховых газов.

Уменьшения пути затвора за время выстрела достигается в системе со свободным затвором увеличением массы подвижных деталей оружия, в ней как правило представленных лишь самим затвором в виде неразборной детали.

В конструировании оружия принята оценочная эмпирическая формула подобия, позволяющая грубо, с некоторым завышением (из-за отсутствия учёта сил трения и сопротивления возвратной пружины) оценить массу подвижных деталей оружия со свободным затвором, необходимую для обеспечения нормальной работы его автоматики перезаряжания:

<math>Q = \frac{Lq}{l} ,</math>

где: <math>Q</math> — масса подвижных частей; <math>q</math> — масса пули; <math>l</math> — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; <math>L</math> — длина нарезной части ствола.

Существует и другой вариант эмпирической зависимости для примерного определения необходимой массы затвора:

<math>Q = \frac{q+0.5w}{x_1}L ,</math>

где: <math>Q</math> — масса подвижных частей; <math>q</math> — масса пули; <math>x_1</math> — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; <math>L</math> — длина нарезной части ствола; <math>w</math> — масса порохового заряда в патроне.

В иностранной литературе также приводится следующая оценочная формула для определения потребной массы свободного затвора:

<math>M = 1,09 \cdot 10^{-5} \cdot m V_b \left(\frac{D}{d}\right)^2,</math>

где: <math>M</math> — масса подвижных частей в фунтах; <math>m</math> — масса пули в фунтах; <math>V_b</math> — скорость пули в футах в секунду; <math>D</math> — диаметр зеркала затвора в дюймах; <math>d</math> — диаметр основания пули в дюймах.

Естественно, полученные по этим формулам величины носят сугубо ориентировочный характер, — в реальной практике конструирования используются существенно более сложные расчёты с использованием аппарата высшей математики, дополняемые обширным практическим материалом, получаемым в процессе доводки образца. Кроме того, масса затвора зависит также от конфигурации гильзы конкретного патрона, скорости горения пороха, требуемого темпа стрельбы оружия и использования особых приёмов, позволяющих несколько облегчить затвор, таких, как описанный выше выкат затвора.

Из приведённых соотношений видно, что в общем случае чем длиннее ствол оружия и тяжелее пуля используемого в нём боеприпаса, тем большую массу должен иметь его затвор. Это вполне логично — чем длиннее ствол и тяжелее пуля, тем дольше она не покинет канал ствола, соответственно — тем больше то время, за которое затвор должен пройти заданное расстояние, а это требует его утяжеления.

Применение в системе с инерционным запиранием ствола мощного патрона вынуждает использовать очень тяжёлый затвор. В свою очередь, большая масса затвора приводит к увеличению общей массы оружия, а также — значительному повышению его тряски при ведении автоматического огня и ускорению износа из-за сильных ударов в крайних положениях.

Поэтому в оружии с длинным стволом и / или использующем мощные патроны с тяжёлой пулей свободный затвор используется редко, вместо чего применяют полусвободный затвор либо различные варианты жёсткого запирания ствола на время выстрела. Это позволяет существенно облегчить подвижные части оружия, и этим снизить его массу, повысить кучность боя. Кроме того, известны попытки замедлить отход затвора назад за счёт увеличения силы трения стенок гильзы о патронник — например путём нанесения на его стенки спиральных канавок или специальных насечек (не путать с прямыми «канавками Ревелли» в патроннике, которые напротив облегчают экстракцию гильзы за счёт подачи пороховых газов из канала ствола в пространство между стенками патронника и стенками гильзы), либо за счёт применения специальных замедлителей отхода затвора (например, роликового замедлителя у чехословацкого пистолета-пулемёта «Скорпион» или пневматического буфера у MP38 и раннего MP40).

Одно из немногих исключений — немецкая авиапушка MK 108 времён Второй мировой войны, которая имела массивный свободный затвор. Однако для обеспечения работы её автоматики ствол пришлось сделать очень коротким, чтобы снаряд успевал покинуть его канал до отхода затвора на критическую величину, а это отрицательно сказалось на баллистике оружия. В данном случае более важна, впрочем, оказалась достигаемая именно применением простой схемы работы автоматики высокая технологичность этой пушки в массовом производстве, а недостаточную кинетическую энергию снаряда восполнили увеличением заряда взрывчатого вещества.

Другое исключение — опытный автоматический боевой дробовик Атчиссона 12-го охотничьего калибра, у которого свободный затвор имел массу порядка полутора килограмм и очень длинный выкат — в крайне заднем положении он входил внутрь полой трубчатой части приклада, доходя почти до плеча стрелка. В случае применения в оружии, претендующем на большую точность автоматического огня по сравнению с автоматическим дробовиком, такая схема оказалась бы неприемлема из-за сильной тряски, вызванной перемещением столь массивного затвора. Впрочем, даже Атчиссон в более поздней версии своего оружия пришёл к использованию традиционной газоотводной автоматики.

Международная терминология

В англоязычной терминологии термин «свободный затвор» как таковой отсутствует. Вместо этого используется термин blowback («блоу-бэк»), используемый для обозначения любого принципа работы автоматики, основанного на отдаче затвора — как свободного, так и полусвободного или свободного с замедлителем отхода. Системы со свободным затвором при этом обозначают как «прямой» (straight), «простой» (simple) или «чистый» (pure) blowback.

Аналогичная терминология используется и во многих других языках.

См. также

Источники и примечания

  1. ↑ Существует заблуждение, состоящее в том, что существенную роль в работе автоматики оружия со свободным затвором играет возвратно-боевая пружина; это не соответствует действительности, так как её сила несоизмеримо меньше той, которая действует на затвор при выстреле. Пружина играет роль аккумулятора энергии отдачи для возврата подвижной системы оружия в переднее положение после выстрела, а также предотвращает случайное перемещение затвора при ношении разряженного оружия, не более того.

Напишите отзыв о статье "Свободный затвор"

Ссылки

  • [science.howstuffworks.com/machine-gun6.htm Описание работы свободного затвора]  (англ.)
  • [www.orions-hammer.com/blowback/ Анализ] работы системы со свободным затвором и основы её проектирования  (англ.).

Литература

  • Теория и расчёт автоматического оружия. Пенза, 1997.
  • Благонравов А. А. — Основания проектирования автоматического оружия. М.: Оборонгиз, 1940.
  • Кириллов В. М. — Основы устройства и проектирования стрелкового оружия. Пенза: Пензенское высшее артиллерийское инженерное училище, 1963.
  • Бабак Ф. К. — [www.shooting-ua.com/arhiv_sorevnovaniy/Book_Osnovy_strelkovogo_oruziya/16.pdf Основы стрелкового оружия.] Спб.: Полигон, 2003.
  • Дмитриев Дж. — [www.gaz24.ru/Submachine_Gun_Designer's_Handbook-Dmitrieff.pdf Submashine Gun Designer’s Handbook.] Настольная книга разработчика пистолета-пулемёта (англ.).

Отрывок, характеризующий Свободный затвор

Около деревни Праца Ростову велено было искать Кутузова и государя. Но здесь не только не было их, но не было ни одного начальника, а были разнородные толпы расстроенных войск. Он погонял уставшую уже лошадь, чтобы скорее проехать эти толпы, но чем дальше он подвигался, тем толпы становились расстроеннее. По большой дороге, на которую он выехал, толпились коляски, экипажи всех сортов, русские и австрийские солдаты, всех родов войск, раненые и нераненые. Всё это гудело и смешанно копошилось под мрачный звук летавших ядер с французских батарей, поставленных на Праценских высотах. – Где государь? где Кутузов? – спрашивал Ростов у всех, кого мог остановить, и ни от кого не мог получить ответа. Наконец, ухватив за воротник солдата, он заставил его ответить себе. – Э! брат! Уж давно все там, вперед удрали! – сказал Ростову солдат, смеясь чему то и вырываясь. Оставив этого солдата, который, очевидно, был пьян, Ростов остановил лошадь денщика или берейтора важного лица и стал расспрашивать его. Денщик объявил Ростову, что государя с час тому назад провезли во весь дух в карете по этой самой дороге, и что государь опасно ранен. – Не может быть, – сказал Ростов, – верно, другой кто. – Сам я видел, – сказал денщик с самоуверенной усмешкой. – Уж мне то пора знать государя: кажется, сколько раз в Петербурге вот так то видал. Бледный, пребледный в карете сидит. Четверню вороных как припустит, батюшки мои, мимо нас прогремел: пора, кажется, и царских лошадей и Илью Иваныча знать; кажется, с другим как с царем Илья кучер не ездит. Ростов пустил его лошадь и хотел ехать дальше. Шедший мимо раненый офицер обратился к нему. – Да вам кого нужно? – спросил офицер. – Главнокомандующего? Так убит ядром, в грудь убит при нашем полку. – Не убит, ранен, – поправил другой офицер. – Да кто? Кутузов? – спросил Ростов. – Не Кутузов, а как бишь его, – ну, да всё одно, живых не много осталось. Вон туда ступайте, вон к той деревне, там всё начальство собралось, – сказал этот офицер, указывая на деревню Гостиерадек, и прошел мимо. Ростов ехал шагом, не зная, зачем и к кому он теперь поедет. Государь ранен, сражение проиграно. Нельзя было не верить этому теперь. Ростов ехал по тому направлению, которое ему указали и по которому виднелись вдалеке башня и церковь. Куда ему было торопиться? Что ему было теперь говорить государю или Кутузову, ежели бы даже они и были живы и не ранены? – Этой дорогой, ваше благородие, поезжайте, а тут прямо убьют, – закричал ему солдат. – Тут убьют! – О! что говоришь! сказал другой. – Куда он поедет? Тут ближе. Ростов задумался и поехал именно по тому направлению, где ему говорили, что убьют. «Теперь всё равно: уж ежели государь ранен, неужели мне беречь себя?» думал он. Он въехал в то пространство, на котором более всего погибло людей, бегущих с Працена. Французы еще не занимали этого места, а русские, те, которые были живы или ранены, давно оставили его. На поле, как копны на хорошей пашне, лежало человек десять, пятнадцать убитых, раненых на каждой десятине места. Раненые сползались по два, по три вместе, и слышались неприятные, иногда притворные, как казалось Ростову, их крики и стоны. Ростов пустил лошадь рысью, чтобы не видать всех этих страдающих людей, и ему стало страшно. Он боялся не за свою жизнь, а за то мужество, которое ему нужно было и которое, он знал, не выдержит вида этих несчастных. Французы, переставшие стрелять по этому, усеянному мертвыми и ранеными, полю, потому что уже никого на нем живого не было, увидав едущего по нем адъютанта, навели на него орудие и бросили несколько ядер. Чувство этих свистящих, страшных звуков и окружающие мертвецы слились для Ростова в одно впечатление ужаса и сожаления к себе. Ему вспомнилось последнее письмо матери. «Что бы она почувствовала, – подумал он, – коль бы она видела меня теперь здесь, на этом поле и с направленными на меня орудиями». В деревне Гостиерадеке были хотя и спутанные, но в большем порядке русские войска, шедшие прочь с поля сражения. Сюда уже не доставали французские ядра, и звуки стрельбы казались далекими. Здесь все уже ясно видели и говорили, что сражение проиграно. К кому ни обращался Ростов, никто не мог сказать ему, ни где был государь, ни где был Кутузов. Одни говорили, что слух о ране государя справедлив, другие говорили, что нет, и объясняли этот ложный распространившийся слух тем, что, действительно, в карете государя проскакал назад с поля сражения бледный и испуганный обер гофмаршал граф Толстой, выехавший с другими в свите императора на поле сражения. Один офицер сказал Ростову, что за деревней, налево, он видел кого то из высшего начальства, и Ростов поехал туда, уже не надеясь найти кого нибудь, но для того только, чтобы перед самим собою очистить свою совесть. Проехав версты три и миновав последние русские войска, около огорода, окопанного канавой, Ростов увидал двух стоявших против канавы всадников. Один, с белым султаном на шляпе, показался почему то знакомым Ростову; другой, незнакомый всадник, на прекрасной рыжей лошади (лошадь эта показалась знакомою Ростову) подъехал к канаве, толкнул лошадь шпорами и, выпустив поводья, легко перепрыгнул через канаву огорода. Только земля осыпалась с насыпи от задних копыт лошади. Круто повернув лошадь, он опять назад перепрыгнул канаву и почтительно обратился к всаднику с белым султаном, очевидно, предлагая ему сделать то же. Всадник, которого фигура показалась знакома Ростову и почему то невольно приковала к себе его внимание, сделал отрицательный жест головой и рукой, и по этому жесту Ростов мгновенно узнал своего оплакиваемого, обожаемого государя. «Но это не мог быть он, один посреди этого пустого поля», подумал Ростов. В это время Александр повернул голову, и Ростов увидал так живо врезавшиеся в его памяти любимые черты. Государь был бледен, щеки его впали и глаза ввалились; но тем больше прелести, кротости было в его чертах. Ростов был счастлив, убедившись в том, что слух о ране государя был несправедлив. Он был счастлив, что видел его. Он знал, что мог, даже должен был прямо обратиться к нему и передать то, что приказано было ему передать от Долгорукова. Но как влюбленный юноша дрожит и млеет, не смея сказать того, о чем он мечтает ночи, и испуганно оглядывается, ища помощи или возможности отсрочки и бегства, когда наступила желанная минута, и он стоит наедине с ней, так и Ростов теперь, достигнув того, чего он желал больше всего на свете, не знал, как подступить к государю, и ему представлялись тысячи соображений, почему это было неудобно, неприлично и невозможно. «Как! Я как будто рад случаю воспользоваться тем, что он один и в унынии. Ему неприятно и тяжело может показаться неизвестное лицо в эту минуту печали; потом, что я могу сказать ему теперь, когда при одном взгляде на него у меня замирает сердце и пересыхает во рту?» Ни одна из тех бесчисленных речей, которые он, обращая к государю, слагал в своем воображении, не приходила ему теперь в голову. Те речи большею частию держались совсем при других условиях, те говорились большею частию в минуту побед и торжеств и преимущественно на смертном одре от полученных ран, в то время как государь благодарил его за геройские поступки, и он, умирая, высказывал ему подтвержденную на деле любовь свою. «Потом, что же я буду спрашивать государя об его приказаниях на правый фланг, когда уже теперь 4 й час вечера, и сражение проиграно? Нет, решительно я не должен подъезжать к нему. Не должен нарушать его задумчивость. Лучше умереть тысячу раз, чем получить от него дурной взгляд, дурное мнение», решил Ростов и с грустью и с отчаянием в сердце поехал прочь, беспрестанно оглядываясь на всё еще стоявшего в том же положении нерешительности государя. В то время как Ростов делал эти соображения и печально отъезжал от государя, капитан фон Толь случайно наехал на то же место и, увидав государя, прямо подъехал к нему, предложил ему свои услуги и помог перейти пешком через канаву. Государь, желая отдохнуть и чувствуя себя нездоровым, сел под яблочное дерево, и Толь остановился подле него. Ростов издалека с завистью и раскаянием видел, как фон Толь что то долго и с жаром говорил государю, как государь, видимо, заплакав, закрыл глаза рукой и пожал руку Толю. «И это я мог бы быть на его месте?» подумал про себя Ростов и, едва удерживая слезы сожаления об участи государя, в совершенном отчаянии поехал дальше, не зная, куда и зачем он теперь едет. Его отчаяние было тем сильнее, что он чувствовал, что его собственная слабость была причиной его горя. Он мог бы… не только мог бы, но он должен был подъехать к государю. И это был единственный случай показать государю свою преданность. И он не воспользовался им… «Что я наделал?» подумал он. И он повернул лошадь и поскакал назад к тому месту, где видел императора; но никого уже не было за канавой. Только ехали повозки и экипажи. От одного фурмана Ростов узнал, что Кутузовский штаб находится неподалеку в деревне, куда шли обозы. Ростов поехал за ними. Впереди его шел берейтор Кутузова, ведя лошадей в попонах. За берейтором ехала повозка, и за повозкой шел старик дворовый, в картузе, полушубке и с кривыми ногами. – Тит, а Тит! – сказал берейтор. – Чего? – рассеянно отвечал старик. – Тит! Ступай молотить. – Э, дурак, тьфу! – сердито плюнув, сказал старик. Прошло несколько времени молчаливого движения, и повторилась опять та же шутка. В пятом часу вечера сражение было проиграно на всех пунктах. Более ста орудий находилось уже во власти французов. Пржебышевский с своим корпусом положил оружие. Другие колонны, растеряв около половины людей, отступали расстроенными, перемешанными толпами. Остатки войск Ланжерона и Дохтурова, смешавшись, теснились около прудов на плотинах и берегах у деревни Аугеста. В 6 м часу только у плотины Аугеста еще слышалась жаркая канонада одних французов, выстроивших многочисленные батареи на спуске Праценских высот и бивших по нашим отступающим войскам. В арьергарде Дохтуров и другие, собирая батальоны, отстреливались от французской кавалерии, преследовавшей наших. Начинало смеркаться. На узкой плотине Аугеста, на которой столько лет мирно сиживал в колпаке старичок мельник с удочками, в то время как внук его, засучив рукава рубашки, перебирал в лейке серебряную трепещущую рыбу; на этой плотине, по которой столько лет мирно проезжали на своих парных возах, нагруженных пшеницей, в мохнатых шапках и синих куртках моравы и, запыленные мукой, с белыми возами уезжали по той же плотине, – на этой узкой плотине теперь между фурами и пушками, под лошадьми и между колес толпились обезображенные страхом смерти люди, давя друг друга, умирая, шагая через умирающих и убивая друг друга для того только, чтобы, пройдя несколько шагов, быть точно. так же убитыми. Каждые десять секунд, нагнетая воздух, шлепало ядро или разрывалась граната в средине этой густой толпы, убивая и обрызгивая кровью тех, которые стояли близко. Долохов, раненый в руку, пешком с десятком солдат своей роты (он был уже офицер) и его полковой командир, верхом, представляли из себя остатки всего полка. Влекомые толпой, они втеснились во вход к плотине и, сжатые со всех сторон, остановились, потому что впереди упала лошадь под пушкой, и толпа вытаскивала ее. Одно ядро убило кого то сзади их, другое ударилось впереди и забрызгало кровью Долохова. Толпа отчаянно надвинулась, сжалась, тронулась несколько шагов и опять остановилась. Пройти эти сто шагов, и, наверное, спасен; простоять еще две минуты, и погиб, наверное, думал каждый. Долохов, стоявший в середине толпы, рванулся к краю плотины, сбив с ног двух солдат, и сбежал на скользкий лед, покрывший пруд. – Сворачивай, – закричал он, подпрыгивая по льду, который трещал под ним, – сворачивай! – кричал он на орудие. – Держит!… Лед держал его, но гнулся и трещал, и очевидно было, что не только под орудием или толпой народа, но под ним одним он сейчас рухнется. На него смотрели и жались к берегу, не решаясь еще ступить на лед. Командир полка, стоявший верхом у въезда, поднял руку и раскрыл рот, обращаясь к Долохову. Вдруг одно из ядер так низко засвистело над толпой, что все нагнулись. Что то шлепнулось в мокрое, и генерал упал с лошадью в лужу крови. Никто не взглянул на генерала, не подумал поднять его. – Пошел на лед! пошел по льду! Пошел! вороти! аль не слышишь! Пошел! – вдруг после ядра, попавшего в генерала, послышались бесчисленные голоса, сами не зная, что и зачем кричавшие. Одно из задних орудий, вступавшее на плотину, своротило на лед. Толпы солдат с плотины стали сбегать на замерзший пруд. Под одним из передних солдат треснул лед, и одна нога ушла в воду; он хотел оправиться и провалился по пояс. Ближайшие солдаты замялись, орудийный ездовой остановил свою лошадь, но сзади всё еще слышались крики: «Пошел на лед, что стал, пошел! пошел!» И крики ужаса послышались в толпе. Солдаты, окружавшие орудие, махали на лошадей и били их, чтобы они сворачивали и подвигались. Лошади тронулись с берега. Лед, державший пеших, рухнулся огромным куском, и человек сорок, бывших на льду, бросились кто вперед, кто назад, потопляя один другого. Ядра всё так же равномерно свистели и шлепались на лед, в воду и чаще всего в толпу, покрывавшую плотину, пруды и берег.

На Праценской горе, на том самом месте, где он упал с древком знамени в руках, лежал князь Андрей Болконский, истекая кровью, и, сам не зная того, стонал тихим, жалостным и детским стоном. К вечеру он перестал стонать и совершенно затих. Он не знал, как долго продолжалось его забытье. Вдруг он опять чувствовал себя живым и страдающим от жгучей и разрывающей что то боли в голове. «Где оно, это высокое небо, которое я не знал до сих пор и увидал нынче?» было первою его мыслью. «И страдания этого я не знал также, – подумал он. – Да, я ничего, ничего не знал до сих пор. Но где я?» Он стал прислушиваться и услыхал звуки приближающегося топота лошадей и звуки голосов, говоривших по французски. Он раскрыл глаза. Над ним было опять всё то же высокое небо с еще выше поднявшимися плывущими облаками, сквозь которые виднелась синеющая бесконечность. Он не поворачивал головы и не видал тех, которые, судя по звуку копыт и голосов, подъехали к нему и остановились. Подъехавшие верховые были Наполеон, сопутствуемый двумя адъютантами. Бонапарте, объезжая поле сражения, отдавал последние приказания об усилении батарей стреляющих по плотине Аугеста и рассматривал убитых и раненых, оставшихся на поле сражения. – De beaux hommes! [Красавцы!] – сказал Наполеон, глядя на убитого русского гренадера, который с уткнутым в землю лицом и почернелым затылком лежал на животе, откинув далеко одну уже закоченевшую руку. – Les munitions des pieces de position sont epuisees, sire! [Батарейных зарядов больше нет, ваше величество!] – сказал в это время адъютант, приехавший с батарей, стрелявших по Аугесту. – Faites avancer celles de la reserve, [Велите привезти из резервов,] – сказал Наполеон, и, отъехав несколько шагов, он остановился над князем Андреем, лежавшим навзничь с брошенным подле него древком знамени (знамя уже, как трофей, было взято французами). – Voila une belle mort, [Вот прекрасная смерть,] – сказал Наполеон, глядя на Болконского. Князь Андрей понял, что это было сказано о нем, и что говорит это Наполеон. Он слышал, как называли sire того, кто сказал эти слова. Но он слышал эти слова, как бы он слышал жужжание мухи. Он не только не интересовался ими, но он и не заметил, а тотчас же забыл их. Ему жгло голову; он чувствовал, что он исходит кровью, и он видел над собою далекое, высокое и вечное небо. Он знал, что это был Наполеон – его герой, но в эту минуту Наполеон казался ему столь маленьким, ничтожным человеком в сравнении с тем, что происходило теперь между его душой и этим высоким, бесконечным небом с бегущими по нем облаками. Ему было совершенно всё равно в эту минуту, кто бы ни стоял над ним, что бы ни говорил об нем; он рад был только тому, что остановились над ним люди, и желал только, чтоб эти люди помогли ему и возвратили бы его к жизни, которая казалась ему столь прекрасною, потому что он так иначе понимал ее теперь. Он собрал все свои силы, чтобы пошевелиться и произвести какой нибудь звук. Он слабо пошевелил ногою и произвел самого его разжалобивший, слабый, болезненный стон. – А! он жив, – сказал Наполеон. – Поднять этого молодого человека, ce jeune homme, и свезти на перевязочный пункт! Сказав это, Наполеон поехал дальше навстречу к маршалу Лану, который, сняв шляпу, улыбаясь и поздравляя с победой, подъезжал к императору. Князь Андрей не помнил ничего дальше: он потерял сознание от страшной боли, которую причинили ему укладывание на носилки, толчки во время движения и сондирование раны на перевязочном пункте. Он очнулся уже только в конце дня, когда его, соединив с другими русскими ранеными и пленными офицерами, понесли в госпиталь. На этом передвижении он чувствовал себя несколько свежее и мог оглядываться и даже говорить. Первые слова, которые он услыхал, когда очнулся, – были слова французского конвойного офицера, который поспешно говорил:

wiki-org.ru

Свободный затвор - Gpedia, Your Encyclopedia

Работа свободного затвора на примере пистолета.I — положение перед выстрелом; II — давление пороховых газов превысило давление форсирования, пуля врезается в нарезы ствола, но гильза, удерживаемая инертной массой затвора и трением стенок, плотно прижатых давлением к патроннику, отходит назад лишь на несколько миллиметров; III — пуля покидает ствол, гильза за это же время вышла из патронника только своей утолщённой частью у основания; IV, V — давление в стволе падает, трение в патроннике резко снижается, и гильза отходит назад под действием остаточного давления и инерции, толкая затвор, этим приводя в действие автоматику перезаряжания.

Свободный затвор, или инерционный затвор — продольно-скользящий затвор, не сцепленный с неподвижным стволом во время выстрела.

Отдача свободного затвора — принцип действия автоматики перезаряжания огнестрельного оружия, при котором продольно-скользящий затвор не сцеплён с неподвижным стволом, а его отход назад при выстреле замедляется преимущественно силой трения стенок гильзы о патронник и большой массой самого затвора.

Свободный затвор конструктивно проще любого другого типа запирания ствола. Однако для него характерны такие существенные недостатки, как излишняя масса оружия, склонность к высокому темпу стрельбы и увеличение колебаний оружия при стрельбе очередями за счёт быстрого возвратно-поступательного движения массивного затвора и его ударов в крайних положениях, что также способствует ускоренному износу оружия.

Схема со свободным затвором благодаря своей простоте в прошлом широко применялась в пистолетах-пулемётах: достаточно назвать такие образцы, как MP18, «Суоми», MP40, ППШ, STEN, Uzi и многие другие. В настоящее время многие пистолеты-пулемёты используют более совершенные механизмы с полусвободным затвором или даже отводом пороховых газов, хотя свободный затвор также сохраняет большую популярность у конструкторов этого вида оружия.

Кроме того, свободный затвор очень часто используется в другом типе оружия под пистолетный патрон — пистолетах, обычно — использующих сравнительно маломощные патроны (ПМ, АПС, ПСМ, «Браунинг» и другие), так как масса кожуха-затвора пистолета обычно получается намного меньше, чем может весить затвор пистолета-пулемёта.

Наконец, свободный затвор как правило имеют самозарядные охотничьи винтовки и карабины под малокалиберный патрон кольцевого воспламенения, например ТОЗ 99, Ruger 10/22 и аналогичные.

Применение данной схемы в иных типах оружия носит как правило лишь эпизодический характер.

Принцип действия

В основании гильзы имеется утолщённая часть, в которой находится капсюль. Задача конструктора системы со свободным затвором — обеспечить, чтобы за время, которое пуля находится в канале ствола, гильза вышла из патронника на величину, не превышающую длину этой части.

При выстреле пороховые газы оказывают давление одновременно на пулю, на стенки гильзы и на её донце — последняя составляющая передаётся затвору. При этом возникают несколько разнонаправленных сил:

  • Сила давления пороховых газов на пулю старается вытолкнуть её из ствола вперёд, через дульный срез;
  • Сила давления на донце гильзы старается вытолкнуть её из патронника назад, через казённый срез ствола, чему препятствует подпирающий гильзу сзади массивный затвор;
  • Сила давления на стенки гильзы плотно прижимает их к стенкам патронника, следствием чего становится возникновение между стенками гильзы и стенками патронника силы трения, препятствующей выходу из него гильзы.

В результате совместного воздействия этих сил и пуля, и гильза начинают двигаться в противоположных направлениях, однако с различной скоростью: если скорость пули вблизи дульного среза достигает при использовании пистолетных патронов 300—500 м/с, то наибольшая скорость затвора обычно не превышает 4 м/с.

Параметры системы (длина ствола, массы пули и затвора, площадь поверхности гильзы и так далее) подбираются конструкторами таким образом, чтобы за то время, за которое пуля проходит по каналу ствола до дульного среза, затвор успевает отойти лишь на несколько миллиметров, при этом гильза выходит из патронника только своей утолщённой частью, в которой расположен капсюль, что страхует её от разрыва.

После того, как пуля покидает ствол, давление в его канале падает, и гильза полностью выходит из патронника, толкая затвор. Извлечение гильзы в системе со свободным затвором происходит, таким образом, практически без участия закреплённого на затворе выбрасывателя — он лишь удерживает её в чашечке затвора, а не «вытягивает» из патронника, как в других системах. В принципе, система со свободным затвором может обойтись и без выбрасывателя — он нужен лишь на случай осечки для извлечения не сработавшего патрона из канала ствола. Существовали образцы оружия со свободным затвором (тренировочного или спортивно-развлекательного назначения), выбрасывателя не имевшие для упрощения конструкции.

Накопленной энергии затвору хватает на обеспечение работы автоматики оружия.

Данное описание работы системы со свободным затвором является упрощённым. На практике в оружии со свободным затвором, у которого боёк имеет вид неподвижно закреплённой на зеркале затвора детали, накол капсюля очередного патрона происходит ещё до его полного входа в патронник и прихода затвора в крайне переднее положение, в результате чего отходу затвора назад противодействует дополнительно ещё и инерция движения подвижных частей оружия вперёд. Использование этого принципа (так называемый «выкат затвора», в англоязычной терминологии — advanced primer ignition) позволяет снизить темп стрельбы и несколько уменьшить потребную массу подвижных частей оружия. При этом, однако, следует учитывать, что если при стрельбе возникнет затяжной выстрел, — замедленное срабатывание бракованного или повреждённого при хранении патрона, — выстрел произойдёт уже после полного прихода затвора в переднее положение и остановки, так, что инерция его движения вперёд не будет противодействовать его отходу назад, так что конструктор должен обеспечить достаточную массу затвора для того, чтобы обеспечить и при таком развитии событий безопасность стрелка и сохранность оружия.

Использование выката затвора несколько снижает надёжность работы автоматики оружия, а также допускает стрельбу исключительно с открытого затвора («с заднего шептала»), что не всегда приемлемо из-за снижения кучности огня, в особенности одиночного. Тем не менее, этот принцип де-факто используется в большинстве пистолетов-пулемётов со свободным затвором (имеющих неподвижно закреплённый в чашечке затвора боёк), в частности — «Узи», ППШ, ППС, и так далее. В пистолете-пулемёте MP40 же, боёк выполнен отдельно от затвора, как часть ударного механизма ударникового типа, однако выкат затвора также используется благодаря особому устройству последнего, спроектированного таким образом, что боёк наносит удар по капсюлю за мгновение до прихода затвора в переднее положение. Тот же принцип использовался, например, и в раннем варианте боевого автоматического дробовика Атчиссона (AAS — Atchisson assault shotgun) 12-го калибра, что с успехом позволило использовать в автоматическом оружии со свободным затвором мощный охотничий патрон.

В более сложном варианте этот же принцип реализовывался даже в некоторых лёгких пушках со свободным затвором, или, например, в швейцарской 20-мм противотанковой винтовке Oerlikon SSG36. Существует даже проект основанного на этом принципе оружия будущего с очень простой, но эффективной конструкцией.

Существенное преимущество свободного затвора состоит в том, что при выстреле он испытывает только деформацию сжатия. Эту деформацию способны успешно воспринимать многие виды материалов, что позволяет использовать для изготовления свободного затвора сравнительно малопрочные, но дешёвые и простые в обработке материалы — незакалённую малоуглеродистую сталь, литую алюминиевую бронзу (как у части выпуска британского STEN-a), цинк-алюминиевый литьевой сплав ZAMAK (пистолеты и карабины фирмы Hi-Point Firearms), и так далее. При этом несколько страдает долговечность оружия — при большом настреле на его деталях появляется наклёп, но не его работоспособность, причём проблема долговечности может быть отчасти устранена применением буферов, смягчающих откат подвижных частей в заднее положение. Для сравнения, например, при запирании затвора поворотом его боевые упоры испытывают во время выстрела деформацию на срез, для противодействия которой необходима очень качественная углеродистая или легированная сталь (в практике отечественной оружейной промышленности используются углеродистые пружинные стали 50А, 50РА или аналогичные; за границей стандартом для оружейной промышленности считается хром-молибденовая сталь ANSI 4130 ChroMoly или аналогичная), прошедшая термическую обработку.

Динамика оружия со свободным затвором

Работа системы со свободным затвором требует выполнения того условия, чтобы сила давления пороховых газов на донце гильзы была больше суммарной силы, оказывающей сопротивление движению затвора назад, имеющей следующие составляющие:

  • сила сопротивления возвратной пружины, прижимающей затвор к срезу ствола;
  • сила трения между затвором и стенками затворной коробки, или направляющими, по которым он движется;
  • сила трения стенок гильзы о стенки патронника ствола.
  • сила инерции затвора, изменяющаяся пропорционально изменению его массы.

Первые две составляющие пренебрежимо малы по сравнению с последней[1].

Таким образом, условие работоспособности системы со свободным затвором приобретает следующий вид:

PS>R,{\displaystyle PS>R,}

где: Р — давление газов внутри гильзы; S — площадь дна гильзы; R — сила трения гильзы в патроннике.

Для цилиндрической гильзы с равномерной толщиной стенок это условие, после подстановки соответствующих формул для вычисления площади дна гильзы и силы трения её стенок о патронник, принимает следующий вид:

ld1<148(d1d)2,{\displaystyle {\frac {l}{d_{1}}}<{\frac {1}{48({\frac {d_{1}}{d}})^{2}}},}

где: d{\displaystyle d} — внутренний диаметр гильзы; d1{\displaystyle d_{1}} — наружный диаметр гильзы; l{\displaystyle l} — длина корпуса гильзы.

Из этой формулы видно, что если длина гильзы превосходит некоторую предельную величину, то даже при малой массе затвора система работать не будет, так как гильза при выстреле останется в патроннике и скорее всего получит поперечный разрыв, что приведёт к заклиниванию оружия и может стать причиной травмы стрелка. Особенно велик риск такого развития события при использовании гильз с высоким коэффициентом бутылочности из-за того, что пороховые газы давят как на донце такой гильзы, так и на её скат изнутри.

Кроме того, для обеспечения нормальной работоспособности системы со свободным затвором необходимо, чтобы за время выстрела (то есть, до того момента, как пуля покинет канал ствола) затвор вместе с гильзой отошёл на определённую величину — как правило не более 2 мм, что соответствует длине утолщённой части гильзы, в которой находится капсюль и на которой расположена кольцевая проточка. При нарушении этого условия вероятен продольный разрыв гильзы, так как до момента вылета пули из канала ствола в нём сохраняется высокое остаточное давление пороховых газов.

Уменьшения пути затвора за время выстрела достигается в системе со свободным затвором увеличением массы подвижных деталей оружия, в ней как правило представленных лишь самим затвором в виде неразборной детали.

В конструировании оружия принята оценочная эмпирическая формула подобия, позволяющая грубо, с некоторым завышением (из-за отсутствия учёта сил трения и сопротивления возвратной пружины) оценить массу подвижных деталей оружия со свободным затвором, необходимую для обеспечения нормальной работы его автоматики перезаряжания:

Q=Lql,{\displaystyle Q={\frac {Lq}{l}},}

где: Q{\displaystyle Q} — масса подвижных частей; q{\displaystyle q} — масса пули; l{\displaystyle l} — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L{\displaystyle L} — длина нарезной части ствола.

Существует и другой вариант эмпирической зависимости для примерного определения необходимой массы затвора:

Q=q+0.5wx1L,{\displaystyle Q={\frac {q+0.5w}{x_{1}}}L,}

где: Q{\displaystyle Q} — масса подвижных частей; q{\displaystyle q} — масса пули; x1{\displaystyle x_{1}} — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L{\displaystyle L} — длина нарезной части ствола; w{\displaystyle w} — масса порохового заряда в патроне.

В иностранной литературе также приводится следующая оценочная формула для определения потребной массы свободного затвора:

M=1,09⋅10−5⋅mVb(Dd)2,{\displaystyle M=1,09\cdot 10^{-5}\cdot mV_{b}\left({\frac {D}{d}}\right)^{2},}

где: M{\displaystyle M} — масса подвижных частей в фунтах; m{\displaystyle m} — масса пули в фунтах; Vb{\displaystyle V_{b}} — скорость пули в футах в секунду; D{\displaystyle D} — диаметр зеркала затвора в дюймах; d{\displaystyle d} — диаметр основания пули в дюймах.

Естественно, полученные по этим формулам величины носят сугубо ориентировочный характер, — в реальной практике конструирования используются существенно более сложные расчёты с использованием аппарата высшей математики, дополняемые обширным практическим материалом, получаемым в процессе доводки образца. Кроме того, масса затвора зависит также от конфигурации гильзы конкретного патрона, скорости горения пороха, требуемого темпа стрельбы оружия и использования особых приёмов, позволяющих несколько облегчить затвор, таких, как описанный выше выкат затвора.

Из приведённых соотношений видно, что в общем случае чем длиннее ствол оружия и тяжелее пуля используемого в нём боеприпаса, тем большую массу должен иметь его затвор. Это вполне логично — чем длиннее ствол и тяжелее пуля, тем дольше она не покинет канал ствола, соответственно — тем больше то время, за которое затвор должен пройти заданное расстояние, а это требует его утяжеления.

Применение в системе с инерционным запиранием ствола мощного патрона вынуждает использовать очень тяжёлый затвор. В свою очередь, большая масса затвора приводит к увеличению общей массы оружия, а также — значительному повышению его тряски при ведении автоматического огня и ускорению износа из-за сильных ударов в крайних положениях.

Поэтому в оружии с длинным стволом и / или использующем мощные патроны с тяжёлой пулей свободный затвор используется редко, вместо чего применяют полусвободный затвор либо различные варианты жёсткого запирания ствола на время выстрела. Это позволяет существенно облегчить подвижные части оружия, и этим снизить его массу, повысить кучность боя. Кроме того, известны попытки замедлить отход затвора назад за счёт увеличения силы трения стенок гильзы о патронник — например путём нанесения на его стенки спиральных канавок или специальных насечек (не путать с прямыми «канавками Ревелли» в патроннике, которые напротив облегчают экстракцию гильзы за счёт подачи пороховых газов из канала ствола в пространство между стенками патронника и стенками гильзы), либо за счёт применения специальных замедлителей отхода затвора (например, роликового замедлителя у чехословацкого пистолета-пулемёта «Скорпион» или пневматического буфера у MP38 и раннего MP40).

Одно из немногих исключений — немецкая авиапушка MK 108 времён Второй мировой войны, которая имела массивный свободный затвор. Однако для обеспечения работы её автоматики ствол пришлось сделать очень коротким, чтобы снаряд успевал покинуть его канал до отхода затвора на критическую величину, а это отрицательно сказалось на баллистике оружия. В данном случае более важна, впрочем, оказалась достигаемая именно применением простой схемы работы автоматики высокая технологичность этой пушки в массовом производстве, а недостаточную кинетическую энергию снаряда восполнили увеличением заряда взрывчатого вещества.

Другое исключение — опытный автоматический боевой дробовик Атчиссона 12-го охотничьего калибра, у которого свободный затвор имел массу порядка полутора килограмм и очень длинный выкат — в крайне заднем положении он входил внутрь полой трубчатой части приклада, доходя почти до плеча стрелка. В случае применения в оружии, претендующем на большую точность автоматического огня по сравнению с автоматическим дробовиком, такая схема оказалась бы неприемлема из-за сильной тряски, вызванной перемещением столь массивного затвора. Впрочем, даже Атчиссон в более поздней версии своего оружия пришёл к использованию традиционной газоотводной автоматики.

Международная терминология

В англоязычной терминологии термин «свободный затвор» как таковой отсутствует. Вместо этого используется термин blowback («блоу-бэк»), используемый для обозначения любого принципа работы автоматики, основанного на отдаче затвора — как свободного, так и полусвободного или свободного с замедлителем отхода. Системы со свободным затвором при этом обозначают как «прямой» (straight), «простой» (simple) или «чистый» (pure) blowback.

Аналогичная терминология используется и во многих других языках.

См. также

Источники и примечания

  1. ↑ Существует заблуждение, состоящее в том, что существенную роль в работе автоматики оружия со свободным затвором играет возвратно-боевая пружина; это не соответствует действительности, так как её сила несоизмеримо меньше той, которая действует на затвор при выстреле. Пружина играет роль аккумулятора энергии отдачи для возврата подвижной системы оружия в переднее положение после выстрела, а также предотвращает случайное перемещение затвора при ношении разряженного оружия, не более того.

Ссылки

Литература

  • Теория и расчёт автоматического оружия. Пенза, 1997.
  • Благонравов А. А. — Основания проектирования автоматического оружия. М.: Оборонгиз, 1940.
  • Кириллов В. М. — Основы устройства и проектирования стрелкового оружия. Пенза: Пензенское высшее артиллерийское инженерное училище, 1963.
  • Бабак Ф. К. — Основы стрелкового оружия. Спб.: Полигон, 2003.
  • Дмитриев Дж. — Submashine Gun Designer’s Handbook. Настольная книга разработчика пистолета-пулемёта (англ.).

www.gpedia.com

Военное дело - Затвор

В основании гильзы имеется утолщённая часть, в которой находится капсюль. Задача конструктора системы со свободным затвором — обеспечить, чтобы за время, которое пуля находится в канале ствола, гильза вышла из патронника на величину, не превышающую длину этой части.

При выстреле пороховые газы оказывают давление одновременно на пулю и на донце гильзы, последняя составляющая передаётся затвору. Так как затвор и пуля имеют различную массу, они движутся при этом с различной скоростью: если скорость пули вблизи дульного среза достигает при использовании пистолетных патронов 300—500 м/с, наибольшая скорость затвора обычно не превышает 4 м/с.

Параметры системы подбираются конструкторами таким образом, чтобы за то время, за которое пуля проходит по каналу ствола до дульного среза, затвор успевает отойти лишь на несколько миллиметров, при этом гильза выходит из патронника только своей утолщённой частью, в которой расположен капсюль, что страхует её от разрыва.

После того, как пуля покидает ствол, давление в его канале падает, и гильза полностью выходит из патронника, толкая затвор. Извлечение гильзы в системе со свободным затвором происходит, таким образом, практически без участия закреплённого на затворе выбрасывателя — он лишь удерживает её в чашечке затвора, а не «вытягивает» из патронника, как в других системах. В принципе, система со свободным затвором может обойтись и без выбрасывателя — он нужен лишь на случай осечки для извлечения не сработавшего патрона из канала ствола. Существовали образцы оружия со свободным затвором (тренировочного или спортивно-развлекательного назначения), выбрасывателя не имевшие для упрощения конструкции.

Накопленной энергии затвору хватает на обеспечение работы автоматики оружия.

Данное описание работы системы со свободным затвором является упрощённым. На практике в оружии со свободным затвором, у которого боёк имеет вид неподвижно закреплённой на зеркале затвора детали, накол капсюля очередного патрона происходит ещё до его полного входа в патронник и прихода затвора в крайне переднее положение, в результате чего отходу затвора назад противодействует дополнительно ещё и инерция движения подвижных частей оружия вперёд. Использование этого принципа (так называемый «выкат затвора», в англоязычной терминологии — advanced primer ignition) позволяет снизить темп стрельбы и несколько уменьшить потребную массу подвижных частей оружия. При этом, однако, следует учитывать, что если при стрельбе возникнет затяжной выстрел, — замедленное срабатывание бракованного или повреждённого при хранении патрона, — выстрел произойдёт уже после полного прихода затвора в переднее положение и остановки, так, что инерция его движения вперёд не будет противодействовать его отходу назад, так что конструктор должен обеспечить достаточную массу затвора для того, чтобы обеспечить и при таком развитии событий безопасность стрелка и сохранность оружия. Использование выката затвора несколько снижает надёжность работы автоматики, а также допускает стрельбу исключительно с открытого затвора, что не всегда приемлемо. Тем не менее, этот принцип де-факто используется в большинстве пистолетов-пулемётов со свободным затвором (имеющих неподвижно закреплённый в чашечке затвора боёк), в частности — «Узи», ППШ, ППС, и так далее. В пистолете-пулемёте MP40 же, боёк выполнен отдельно от затвора, как часть ударного механизма ударникового типа, однако выкат затвора также используется благодаря особому устройству последнего, спроектированного таким образом, что боёк наносит удар по капсюлю за мгновение до прихода затвора в переднее положение. Тот же принцип использовался, например, и в раннем варианте боевого автоматического дробовика Атчиссона (AAS — Atchisson assault shotgun) 12-го калибра, что с успехом позволило использовать в автоматическом оружии со свободным затвором мощный охотничий патрон.

В более сложном варианте этот же принцип реализовывался даже в некоторых лёгких пушках со свободным затвором, или, например, в швейцарской 20-мм противотанковой винтовке Oerlikon SSG36. Существует даже проект основанного на этом принципе оружия будущего с очень простой, но эффективной конструкцией.

Существенное преимущество свободного затвора состоит в том, что при выстреле он испытывает только деформацию сжатия. Эту деформацию способны успешно воспринимать многие виды материалов, что позволяет использовать для изготовления свободного затвора сравнительно малопрочные, но дешёвые и простые в обработке материалы — сырую малоуглеродистую сталь, литую алюминиевую бронзу (как у части выпуска британского STEN-a), цинк-алюминиевый литьевой сплав ZAMAK (пистолеты и карабины фирмы Hi-Point Firearms), и так далее. Для сравнения, например, при запирании затвора поворотом его боевые упоры испытывают во время выстрела деформацию на срез, для противодействия которой необходима очень качественная углеродистая или легированная сталь (в практике отечественной оружейной промышленности используются углеродистые пружинные стали 50А, 50РА или аналогичные; за границей стандартом считается хром-молибденовая сталь ANSI 4130 ChroMoly или аналогичная), прошедшая термическую обработку.

Динамика оружия со свободным затвором

Работа системы со свободным затвором требует выполнения того условия, чтобы сила давления пороховых газов на донце гильзы была больше суммарной силы, оказывающей сопротивление движению затвора назад. Эта сила имеет следующие составляющие:

сила сопротивления возвратной пружины, прижимающей затвор к срезу ствола;

сила трения между затвором и стенками затворной коробки, или направляющими, по которым он движется;

сила трения стенок гильзы о стенки патронника ствола.

Первые две составляющие пренебрежимо малы по сравнению с последней[1].

Таким образом, условие работоспособности системы со свободным затвором приобретает следующий вид:

P * S > R,

где: Р — давление газов внутри гильзы; S — площадь дна гильзы; R — сила трения гильзы в патроннике.

Для цилиндрической гильзы с равномерной толщиной стенок это условие, после подстановки соответствующих формул для вычисления площади дна гильзы и силы трения её стенок о патронник, принимает следующий вид:

где: d — внутренний диаметр гильзы; d1 — наружный диаметр гильзы; l — длина корпуса гильзы.

Из этой формулы видно, что если длина гильзы превосходит некоторую предельную величину, система работать не будет, так как гильза при выстреле останется в патроннике и скорее всего получит поперечный разрыв, что приведёт к заклиниванию оружия и может стать причиной травмы стрелка. Особенно велик риск такого развития события при использовании гильз с высоким коэффициентом бутылочности из-за того, что пороховые газы давят как на донце такой гильзы, так и на её скат изнутри.

Кроме того, для обеспечения нормальной работоспособности системы со свободным затвором необходимо, чтобы за время выстрела (то есть, до того момента, как пуля покинет канал ствола) затвор вместе с гильзой отошёл на определённую величину — как правило не более 2 мм, что соответствует длине утолщённой части гильзы, в которой находится капсюль и на которой расположена кольцевая проточка. При нарушении этого условия вероятен продольный разрыв гильзы, так как до момента вылета пули из канала ствола в нём сохраняется высокое остаточное давление пороховых газов.

Уменьшения пути затвора за время выстрела достигается в системе со свободным затвором увеличением массы подвижных деталей оружия, в ней как правило представленных лишь самим затвором в виде неразборной детали.

В конструировании оружия принята оценочная эмпирическая формула подобия, позволяющая грубо, с некоторым завышением (из-за отсутствия учёта сил трения и сопротивления возвратной пружины) оценить массу подвижных деталей оружия со свободным затвором, необходимую для обеспечения нормальной работы его автоматики перезаряжания:

где: Q — масса подвижных частей; q — масса пули; l — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L — длина нарезной части ствола.

Существует и другой вариант эмпирической зависимости для примерного определения необходимой массы затвора:

где: Q — масса подвижных частей; q — масса пули; x1 — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L — длина нарезной части ствола; w — масса порохового заряда в патроне.

В иностранной литературе также приводится следующая оценочная формула для определения потребной массы свободного затвора:

где: M — масса подвижных частей в фунтах; m — масса пули в фунтах; Vb — скорость пули в футах в секунду; D — диаметр зеркала затвора в дюймах; d — диаметр основания пули в дюймах.

Естественно, полученные по этим формулам величины носят сугубо ориентировочный характер, — в реальной практике конструирования используются существенно более сложные расчёты с использованием аппарата высшей математики, дополняемые обширным практическим материалом, получаемым в процессе доводки образца. Кроме того, масса затвора зависит также от конфигурации гильзы конкретного патрона, скорости горения пороха, требуемого темпа стрельбы оружия и использования особых приёмов, позволяющих несколько облегчить затвор, таких, как описанный выше выкат затвора.

Из приведённых соотношений видно, что в общем случае чем длиннее ствол оружия и тяжелее пуля используемого в нём боеприпаса, тем большую массу должен иметь его затвор. Это вполне логично — чем длиннее ствол и тяжелее пуля, тем дольше она не покинет канал ствола, соответственно — тем больше то время, за которое затвор должен пройти заданное расстояние, а это требует его утяжеления.

Применение в системе с инерционным запиранием ствола мощного патрона вынуждает использовать очень тяжёлый затвор. В свою очередь, большая масса затвора приводит к увеличению общей массы оружия, а также — значительному повышению его тряски при ведении автоматического огня и ускорению износа из-за сильных ударов в крайних положениях.

Поэтому в оружии с длинным стволом и / или использующем мощные патроны с тяжёлой пулей свободный затвор используется редко, вместо чего применяют полусвободный затвор либо различные варианты жёсткого запирания ствола на время выстрела. Это позволяет существенно облегчить подвижные части оружия, и этим снизить его массу, повысить кучность боя. Кроме того, известны попытки замедлить отход затвора назад за счёт увеличения силы трения стенок гильзы о патронник — например путём нанесения на его стенки спиральных канавок или специальных насечек (не путать с прямыми «канавками Ревелли» в патроннике, которые напротив облегчают экстракцию гильзы за счёт подачи пороховых газов из канала ствола в пространство между стенками патронника и стенками гильзы), либо за счёт применения специальных замедлителей отхода затвора (например, роликового замедлителя у чехословацкого пистолета-пулемёта «Скорпион» или пневматического буфера у MP38 и раннего MP40).

Одно из немногих исключений — немецкая авиапушка MK 108 времён Второй мировой войны, которая имела массивный свободный затвор. Однако для обеспечения работы её автоматики ствол пришлось сделать очень коротким, чтобы пуля успевала покинуть его канал до отхода затвора на критическую величину, а это отрицательно сказалось на баллистике оружия. В данном случае более важна, впрочем, оказалась достигаемая именно применением простой схемы работы автоматики высокая технологичность этой пушки в массовом производстве, а недостаточную кинетическую энергию снаряда восполнили увеличением заряда взрывчатого вещества.

Другое исключение — опытный автоматический боевой дробовик Атчиссона 12-го охотничьего калибра, у которого свободный затвор имел массу порядка полутора килограмм и очень длинный выкат — в крайне заднем положении он входил внутрь полой трубчатой части приклада, доходя почти до плеча стрелка. В случае применения в оружии, претендующем на большую точность автоматического огня по сравнению с автоматическим дробовиком, такая схема оказалась бы неприемлема из-за сильной тряски, вызванной перемещением столь массивного затвора. Впрочем, даже Атчиссон в более поздней версии своего оружия пришёл к использованию традиционной газоотводной автоматики.

Международная терминология

В англоязычной терминологии термин «свободный затвор» как таковой отсутствует. Вместо этого используется термин blowback («блоу-бэк»), используемый для обозначения любого принципа работы автоматики, основанного на отдаче затвора — как свободного, так и полусвободного или свободного с замедлителем отхода. Системы со свободным затвором при этом обозначают как «прямой» (straight), «простой» (simple) или «чистый» (pure) blowback.

Аналогичная терминология используется и во многих других языках.

Источники и примечания

Существует заблуждение, состоящее в том, что существенную роль в работе автоматики оружия со свободным затвором играет возвратно-боевая пружина; это не соответствует действительности, так как её сила несоизмеримо меньше той, которая действует на затвор при выстреле. Пружина играет роль аккумулятора энергии отдачи для возврата подвижной системы оружия в переднее положение после выстрела, а также предотвращает случайное перемещение затвора при ношении разряженного оружия, не более того.

Ссылки

voinanet.ucoz.ru

7.62x39 и свободный затвор - Русское оружие.

Sun, Mar. 1st, 2009, 07:29 pm ony10: 7.62x39 и свободный затвор

Читая книгу "Оружие победы. Коллекция оружия системы А.И.Судаева" добрался до описания АС-44 со свободным затвором и впал в задумчивость. Вес затвора для этого агрегата указан 800 г. Это же получается, что до вылета пули из ствола затвор успеет пройти около 5 мм! Как же он гильзы-то не рвал? Чудеса да и только...

Sun, Mar. 1st, 2009 05:31 pm (UTC)max_fon_gessen

В статье ни слова про жёсткость пружины, скорее всего именно она и сдерживает затвор от преждевременного страгивания.

Sun, Mar. 1st, 2009 05:49 pm (UTC)john_jack

Жёсткость пружины - априори фигня по сравнению с массой затвора.

Sun, Mar. 1st, 2009 06:33 pm (UTC)max_fon_gessen

Кроме пружины больше нечему сдерживать идущий назад затвор, поэтому её жёсткость и подбирают, исходя из импульса патрона и массы затвора.Если есть резинострел, попробуйте вынуть из него или поставить более слабую возвратку, а потом посмотрите на гильзу и всё станет понятно. У того же ПСМыча довольно тугая пружина и относительно лёгкий затвор, не спроста конструкторы жизнь девушкам попортили )

Sun, Mar. 1st, 2009 10:41 pm (UTC)john_jack

Эта... Когда затвор уже идущий - таки да, жёсткость играет. А вот во время отпирания важна только масса затвора, ибо сила упругости пружины на порядок-другой меньше силы давления газов и ничего с этим сделать нельзя.

Mon, Mar. 2nd, 2009 04:46 am (UTC)max_fon_gessen

Пока пуля покидает ствол, пороховые газы пытаются сдвинуть подпружиненый затвор. Без пружины затвор бы начал движение назад в самом начале выстрела. Если посмотреть видео, видно что это происходит уже после вылета пули.http://www.youtube.com/watch?v=2sWAhldoMMAЖёсткая возвратка не просто так стоит.

http://talks.guns.ru/forummessage/81/87214.html - статья DENI о ПМ, пройдитесь поиском по слову "пружина", особенно в пункте 9.

Ну и немного вычислений. Отношение массы затвора ПМ и АС-44 к импульсу их патрона. Массу затвора ПМ не нашёл, будем считать её равной половине массы оружия.

АС-44 800/7.9*710=0.14ПМ (730/2)/6.1*315=0.19

Вполне сопоставимые величины. А если вместо ПМ взять компактный глок в .45ACP, то получится что у АС коэффициет будет даже больше, так что не в одном затворе дело.

Mon, Mar. 2nd, 2009 11:08 am (UTC)ony10

1. На видео - Глок, а у него автоматика с коротким ходом ствола.2. Согласно агентурным данным:), затвор ПМ весит 290г. Но не в этом суть.3. У ПМ ствол короче в четыре раза, а пуля медленнее лишь в два. То есть время хода пули по стволу больше.4. Прикинем требования к пружине. Для того, чтобы разогнать (в нашем случае затормозить - не суть, меняется лишь знак) 800 г. хотя бы на 1 м/c нужно 0.8 Н*с. Время взаимодействия около миллисекунды, следовательно сила получается 800Н. Это уже за рамками допустимого.

В общем, IMHO, если исключить хитрый патронник а ля ХайПойнт или ПММ, то ответ один: выстрел в накате. То есть работа с заднего шептала со всеми вытекающими из этого минусами. Ну или в книге опечатка:)

PS А вот для 5.45x39 при АКСУшном стволе получается вполне приемлемо. Ау, самодельщики:)

Mon, Mar. 2nd, 2009 07:23 pm (UTC)max_fon_gessen

1. Другого видео под рукой не оказалось, смысл был в том что основное движение затвора назад происходит почти в конце движения пули по каналу ствола.2. Значит пропорции почти одинаковые, что доказывает рациональность выбора массы затвора.3. Есть такое.4. Нельзя для переходных процессов использовать силовые характеристики, это грубейшая ошибка :) Простой пример - когда вы делаете щелбан, то на кости пальца действуют силы в сотни, а то и тысячи Ньютонов в крайне малый промежуток времени, но раздробления костей не происходит. Другое дело если этой силой подействовать статически ) Именно поэтому и была выдвинута вторая формулировка второго закона Ньютона - F*t=P, f-сила, t-время действия, P-импульс. Как видно отсюда, можно взять совершенно любые два значения F,t сколь угодно большие и малые, главное чтобы их произведение было равно P. Так что величина 0.8 Н*с лишина физического смысла. К тому же давление в стволе растёт не мнгновенно, поэтому пружина создаёт определённое усилие страгивания, на преодоление которого тратится время, в этом и заключается её основная задача - не остановить затвор, а задержать его как можно дольше. Это я к тому, что в первую очередь важна масса затвора, но и пружину не стоит сбрасывать со счетов )Не знаю точных соотношений между жёсткостью и нормальной стрельбой, но точно знаю что слишком слабая возвратка ведёт к раздутию гильзы у пистолетов.

В книге, думаю, не опечатка. Сильная возвратка в купе с техническим решением, получаем вполне себе стреляющий образец. Другое дело как он стрелял, об этом история умалчивает )

По мне так идея делать оружие в этом калибре на свободном затворе - глупость. Кучность у такого экземпляра сгодится разве что по слонам в упор стрелять =)

Tue, Mar. 3rd, 2009 12:07 pm (UTC)ony10

> основное движение затвора назад происходит почти в конце движения пули по каналу ствола.

Да. Затвор сцеплен со стволом. При выстреле он дернется, выбирая люфт на запирающих поверхностях, а дальше сборка будет стоять до вылета пули.Посмотрите этот ролик:http://smg.photobucket.com/albums/v323/sv1cec/videos/?action=view&current=FireCycleSideview.flv

При свободном затворе движение начнется сразу.

> Так что величина 0.8 Н*с лишина физического смысла.

? Это импульс:)

> К тому же давление в стволе растёт не мнгновенно, поэтому пружина создаёт определённое усилие страгивания, на преодоление которого тратится время, в этом и заключается её основная задача - не остановить затвор, а задержать его как можно дольше.

Безусловно. Но вот мы превысили давление пружины и затвор пошел. Его разгоняет давление пороховых газов на дно гильзы минус сила трения гильзы о патронник (посчитать эти силы я не могу - нет данных по давлению в стволе). Его тормозит пружина, роль которой я и пытался оценить.

> Это я к тому, что в первую очередь важна масса затвора, но и пружину не стоит сбрасывать со счетов )

Я не сбрасываю пружину со счетов. В конце концов истории известен пистолет Дрейзе, в котором пружина играла весьма заметную роль. Правда, взвести его было ооочень трудно:)

> слишком слабая возвратка ведёт к раздутию гильзы у пистолетов.

Да. Равно как и слишком легкий затвор. Важен комплекс в целом, но вес затвора по-любому будет важнее.

> По мне так идея делать оружие в этом калибре на свободном затворе - глупость. Кучность у такого экземпляра сгодится разве что по слонам в упор стрелять =)

Простота конструкции всегда приятна:) А что до кучности - не факт. На пистолеты-пулеметы с закрытым затвором вроде не жалуются:)

Tue, Mar. 3rd, 2009 08:58 pm (UTC)max_fon_gessen

При свободном затворе движение начнется сразуПочти сразу начнётся движение затвора назад, но если бы пружины не было вообще, то затвор двигался бы намного быстрее ) Особенно заметна роль силы страгивания в пружинно-поршневой пневматике, правда там основная проблема не в том чтобы задержать сжимающий воздух поршень, а в удержании пули, чтобы создать максимальное пиковое давление в цилиндре, что в свою очередь позволит передать ей больший импульс. Сила сама по себе мала, но даже небольшое её приращение позволяет выйграть в скорости достаточно ощутимые значения )

? Это импульс:)Импульс, но только какой? Который нужно сообщить летящему в вакууме с постоянной скоростью затвору чтобы замедлить его. Мы же имеем дело с системой, в которой необходимо предотвратить движение, т.е. движущихся частей изначально нет. А когда движение началось, то закон сохранения импульса будет давать слишком большую погрешность. Этот процесс скорее будет описываться дифференциальными уравнениями, где основную роль будут играть производные от величин, а не их абсолютные значения. =)

Важен комплекс в целом, но вес затвора по-любому будет важнее.Согласен. Поэтому я и привёл отношения масс затворов ПМа и АС к импульсу их патронов, чтобы показать адекватность выбранной массы в 800 грамм )

На пистолеты-пулеметы с закрытым затвором вроде не жалуютсяВсё же там массы затворов и импульсы поменьше ) А контролировать устройство, в котором летает туда-сюда почти килограмм мне кажется немного проблематичным, отсюда и вывод о кучности. Как выход - увеличивать массу оружия, чтобы снизить влияние паразитных колебаний, но это имеет очевидые недостатки.

Я почему начал весь этот диалог - выбранная Вами в расчётах система не учитывала ещё одного элемента, отсюда и появилась величина в 5мм (у меня, кстати, получилось 4мм, но не в этом дело), т.е. математическая модель была неточной, отсюда и получилась ошибочная величина, которая делала конструкцию автомата неработоспособной. Поэтому я и пытался показать важность неучтённого элемента :)

Thu, Mar. 5th, 2009 10:25 am (UTC)ivan_sc

1.В своих вдумчивых расчётах Вы наверное не учли силу трения между гильзой и патронником. А зря - эти силы для разных систем отличаются очень значительно.Ведь площадь бок.поверности гильзы патрона АС (относительно площади дна гильзы) раза в 2 больше аналогичной величины у ПМ!2.Как уже говорилось АС скорее всего был рассчитан на накат. То есть масса затвора использовалась фактически дважды из-за раннего воспламенения капсюля.3.Но рассчитывать на накат при огромном разбросе времени полного воспламенения капсюля - дело неблагодарное. В России-СССР, в военное время.Коэффициент трения - величина тоже не очень благодарная, тоже имеет большой разброс.Поэтому в АС темп стрельбы мог гулять в огромном интервале.Кроме того, при затяжном воспламенении капсюля и малом коэффициенте трения вполне мог произойти чрезмерный выход гильзы и её продольный разрыв.А вот при повышенном коэффициенте трения (при запылении, например) боковую поверхность гильзы могло при выстреле прижать намертво с вышибанием дна гильзы. Что именуется поперечным обрывом гильзы.С гораздо более печальными для стрелка последствиями в бою.Поэтому АС и забраковали. Хотя похожие системы на отдаче затвора, НОс повышенной ПРИВЕДЁННОЙ массой ПОЛУСВОБОДНОГО затвора в сочетании с КАНАВКАМИ РЕВЕЛЛИ в патроннике доказали свою работоспособность.

Thu, Mar. 5th, 2009 04:16 pm (UTC)ony10

Я рассуждал следующим образом.

У меня нет данных ни по давлению в стволе при выстреле (пиковое известно, но в данном случае этого недостаточно), ни по прочности гильзы. Однако существовал работающий автомат под 7.62х39 со свободным затвором. Значит гильза-таки выдвигалась из патронника под давлением пороховых газов и сила ее трения о патронник была значительно меньше давления на донышко, невзирая на больший заряд, площадь и бутылочную форму. Как этого можно достичь? - канавки Ревелли, коие были на тот момент известны и применялись, скажем, на ШКАСах. Дальше я просто подставил известные мне параметры в формулу для свободного затвора и получил удививший меня результат.

Гильза 7.62х39 должна быть прочнее гильзы пистолетного патрона. Однако давление в стволе выше и спадает медленнее. Для точного расчета, повторюсь, данных у меня нет.

> масса затвора использовалась фактически дважды

? Используется импульс затвора при его приходе в переднее положение. Каковой зависит от: массы затвора и силы возвратной пружины минус усилие на извлечение и досылание патрона.

> Но рассчитывать на накат при огромном разбросе времени полного воспламенения капсюля - дело неблагодарное

Отчего же? Мне, например, встречались упоминания о том, что ППС-43 как раз использовал накат. Точных данных у меня опять же нет, но косвенным свидетельством может служить то, что масса затвора у ППС заметно колебалась между модификациями (см. книгу по ссылке в посте). Далее, в классическом Узи (не карабине, не мини и не микро) накат используется, при этом ПП успешно работает на самых разных патронах самых разных производителей. Не рекомендованы к использованию только алюминиевые гильзы.

> Коэффициент трения - величина тоже не очень благодарная, тоже имеет большой разброс.

? Коэффициент трения - вещь как раз постоянная. Вот патроны и патронники бывают грязные:) Но это уже вопрос культуры эксплуатации оружия.

> Поэтому АС и забраковали

IMHO, это произошло из-за безвременной смерти самого конструтора:( Полагаю, что при других обстоятельствах он сумел бы довести до ума свой агрегат - в варианте ли жесткого запирания или свободнозатворный...

> Хотя похожие системы на отдаче затвора, НОс повышенной ПРИВЕДЁННОЙ массой ПОЛУСВОБОДНОГО затвора в сочетании с КАНАВКАМИ РЕВЕЛЛИ в патроннике доказали свою работоспособность.

Более чем:)

Thu, Mar. 5th, 2009 08:02 pm (UTC)ivan_sc

>> Однако существовал работающий автомат под 7.62х39 со свободным затвором... Как этого можно достичь? - канавки Ревелли, коие были на тот момент известны ...

А Вы уврены, что в АС были эти канавки? Может с канавками он бы как раз и не работал - рвал гильзы продольно. К тому же с канавками другая надсада. Наш порох очень дымный и те, кто долго стреляет из таких автоматов превращаются в кочегара.

> Мне, например, встречались упоминания о том, что ППС-43 как раз использовал накат... Далее, в классическом Узи (не карабине, не мини и не микро) накат используется

Дело в том, что ППС-43 и Узи прекрасно будут работать и без всякого наката. (как и мини, и микроУзи - какая хрен разница?)Да и накат там эфемерный. Ведь боёк движется вместе с затвором и вместе с ним "таранит капсюль". Нельзя по-настоящему накат использовать - проколешь нафиг капсюль! Вот МР-40 - другое дело: боёк встал, а затвор всё ещё идёт вперёд. Настоящий накат!

>>Коэффициент трения - вещь как раз постоянная. Вот патроны и патронники бывают грязные:)

Вообще-то коэффициент трения зависит от свойств соприкасающихся поверхностей. В том числе и от загрязнения. И меняется от этого раза в три!

>>Полагаю, что при других обстоятельствах он сумел бы довести до ума свой агрегат - в варианте ли жесткого запирания или свободнозатворный...

Если в варианте жесткого запирания, то это был бы совсем другой образец, никак не связанный с АС. А в варианте свободного затвора - это вряд ли. До такого даже Калашников не додумался при всей его любви к простоте.

>Хотя похожие системы на отдаче затвора,...доказали свою работоспособность.>>Более чем:)

Нет. Просто доказали свою работоспособность и не более того. Системы с канавками Ревелли под промежуточный и винтовочный патрон показали свою ущербность.

Fri, Mar. 6th, 2009 10:59 am (UTC)ony10

> А Вы уврены, что в АС были эти канавки?

Нет, не уверен.

> Может с канавками он бы как раз и не работал - рвал гильзы продольно

Если гильза не будет двигаться, то схема с отдачей затвора (свободного или полусвободного - без разницы) работать не будет в принципе. А продольный разрыв - здесь уже карты в руки конструктору: затвор потяжелее поставить итд.

> Наш порох очень дымный и те, кто долго стреляет из таких автоматов превращаются в кочегара.

???Канавки Ревелли занимают не всю длину патронника - задняя часть гильзы используется для обтюрации. См. картинку

> (как и мини, и микроУзи - какая хрен разница?)

Заметная. На поздних Узи одиночный огонь ведется с закрытого затвора - с целью повышения кучности. Подробности см. тут

> Ведь боёк движется вместе с затвором и вместе с ним "таранит капсюль". Нельзя по-настоящему накат использовать - проколешь нафиг капсюль!

Можно. Важно, чтобы выстрел произошел до удара затвора о ствол. А прокол капсюля исключается формой и длиной ударника.

> Если в варианте жесткого запирания, то это был бы совсем другой образец, никак не связанный с АС

Снова обращаю Ваше внимание на книгу из поста. Первые образцы АС-44 были газоотводными с перекосом затвора и лишь седьмой - со свободным затвором.

> Системы с канавками Ревелли под промежуточный и винтовочный патрон показали свою ущербность.

???

Fri, Mar. 6th, 2009 12:38 pm (UTC)ivan_sc

>А Вы уверены, что в АС были эти канавки?>> Нет, не уверен

Тогда и не стоит утверждать, что гильза за время выстрела проходила 5 мм. И удивляться этому.

>>Если гильза не будет двигаться, то схема ... работать не будет в принципе. А продольный разрыв - ... затвор потяжелее поставить итд.

Дело не в приципе, а в вероятности. Отсутствие канавок Ревелли в системах под промежуточный патрон увеличивает вероятность поперечного разрыва гильзы. Коий может с определённой вероятностью быть и при жёстком запирании.Увеличение же массы не есть очень хороший путь предотвращения продольного разрыва "плавающей" гильзы автоматного патрона. С точки зрения обеспечения кучности при автоматическом огне.

>>Канавки Ревелли занимают не всю длину патронника - задняя часть гильзы используется для обтюрации. См. картинку

Используется-то используется. Только либо полностью её не обеспечивает (если относительно длинные канавки), либо сохраняется вероятность поперечного обрыва или нестабильность работы (если канавки короткие).Ксатати, на Вашей картинке не канавки Ревелли для уменьшения трения, а другая фигня - наоборот для увеличения трения. Канавки Ревелли прямые, а не спиральные!

>>Важно, чтобы выстрел произошел до удара затвора о ствол. А прокол капсюля исключается формой и длиной ударника.

Вот именно - длиной! Если боёк длинный (много выступает), то он может проколоть капсюль. А если короткий, то зеркало затвора быстро упрётся в дно гильзы и затвор остановится далеко не от действия газов. То есть накат будет неполный - эфемерный!

>>На поздних Узи одиночный огонь ведется с закрытого затвора - с целью повышения кучности.

Ну это уже отход от классики. И лишнее доказательство, что Узи прекрасно работает и без "эфемерного" наката.

>>Первые образцы АС-44 были газоотводными с перекосом затвора и лишь седьмой - со свободным затвором.

Ну тогда это просто отход от темы поста. Давайте не будем делать кашу из совершенно различных систем.

>>Системы с канавками Ревелли под промежуточный и винтовочный патрон показали свою ущербность.>>???

А все эти образцы с промежуточными и скорее с ухудшенными боевыми свойствами:

Автомат (авт.винтовка) НК-33 - образец средний по кучности (при авт.огне) и надёжности между М16 и АК. Притом с учётом последних модификаций М16 выигрыша в надёжности перед ней практически нет. Только разве, что лучше кучность при одиночном огне - что слабое утешение.Сетме и G-3 в целом несколько лучше, но тоже что-то среднее по кучности между СВД и магазинками. С такой же как у СВД скорострельностью, но пониженной надёжностью в неблагоприятных условиях. Непонятно предназначение -то ли это линейные (общеармейские) винтовки, то ли снайперские? Как их ещёи называют - эрзац-снайперские.Про французов я молчу - они всегда отличались только эксцентричностью.

Fri, Mar. 6th, 2009 01:42 pm (UTC)ony10

> Тогда и не стоит утверждать, что гильза за время выстрела проходила 5 мм. И удивляться этому

Еще раз. Автомат работал? - работал. Значит, гильза не рвалась, хотя она длинная и бутылочная. То есть, проблема трения в патроннике была решена. Следовательно, мы в полном праве использовать для расчета обычную формулу для свободного затвора, которая, однако, дает странный результат. И мне интересно какой фактор не учтен.

> Коий может с определённой вероятностью быть и при жёстком запирании.

Только в случае выстрела при незапертом затворе (на отскоке, например) или при очень сильной изношенности оружия, когда зазор между гильзой и зеркалом затвора слишком велик.

> С точки зрения обеспечения кучности при автоматическом огне.

Ага. Плюс проигрыш по массе ружжа в целом. Зато просто.

> Только либо полностью её не обеспечивает (если относительно длинные канавки), либо сохраняется вероятность поперечного обрыва или нестабильность работы (если канавки короткие).

Еще раз ага. Значит нужно подбирать правильную длину и все.

> Канавки Ревелли прямые, а не спиральные!

И еще раз ага. Каковые и запечатлены на снимке. Вполне себе прямые канавки.

> Если боёк длинный (много выступает), то он может проколоть капсюль. А если короткий, то зеркало затвора быстро упрётся в дно гильзы и затвор остановится далеко не от действия газов

А если он плавающий и далеко выступает, то гильзу начнет корежить еще до того как она упрется в затвор.

> И лишнее доказательство, что Узи прекрасно работает и без "эфемерного" наката

Массы затворов и длины стволов отличаются. Подробности, опять же, на узиталк.

> Давайте не будем делать кашу из совершенно различных систем

Не я это начал:) Вы сказали: "...другой образец, никак не связанный с АС". А АСов было много, хороших и разных:)

> Только разве, что лучше кучность при одиночном огне - что слабое утешение

Вообще-то, если есть возможность стрелять одиночными, то именно так и нужно делать. У нас все-таки не пулемет...

> то ли это линейные (общеармейские) винтовки, то ли снайперские

Линейные, вполне себе линейные. Просто стреляют метко:) Шарпшутеры отбирают себе лучшую винтовку по кучности из линейных и ставят оптику:)

> Про французов я молчу - они всегда отличались только эксцентричностью

:)Коробов со своим ТКБ-517 тоже ничем кроме эксцентричности не отличался, так что ли?

Tue, Mar. 10th, 2009 04:40 pm (UTC)ivan_sc

>>Автомат работал? - работал. Значит, гильза не рвалась, хотя она длинная и бутылочная. То есть, проблема трения в патроннике была решена. Следовательно, мы в полном праве использовать для расчета обычную формулу для свободного затвора...

Работать можно "по-разному". В том числе и с определённым процентом разрывов гильз.И что это за "обычная формула для свободного затвора"? В "обычной формуле" вообще-то имеется коэф-нт фиктивности массы затвора. Который как раз учитывает трение между гильзой и патронником. У Вас он чему равен?

> Коий может с определённой вероятностью быть и при жёстком запирании.>>Только в случае выстрела при незапертом затворе (на отскоке, например) или при очень сильной изношенности оружия, когда зазор между гильзой и зеркалом затвора слишком велик.

При малой жёсткости узла запирания (в системах с перекосом затвора, качающимися боевыми упорами и т.п.) гильзу может рвать и при небольшой изношенности.

> Только либо полностью её не обеспечивает (если относительно длинные канавки), либо сохраняется вероятность поперечного обрыва ...(если канавки короткие).>>Еще раз ага. Значит нужно подбирать правильную длину и все.

Ой как всё просто! Знаете, если зимостойкую яблоню с кислымии яблоками скрестить с теплолюбивой яблоней со сладкими плодами можно ведь получить и теплолюбивую яблоню с кислыми яблоками!

> Канавки Ревелли прямые, а не спиральные!>>И еще раз ага. Каковые и запечатлены на снимке. Вполне себе прямые канавки.

Значит хреновый разрез, если допускает такие двусмысленности.

>>А если он плавающий и далеко выступает, то гильзу начнет корежить еще до того как она упрется в затвор.

Почему её должно корёжить, если гильзя короткая и с довольно толстым дном. Да ещё массивный ударник поджимает гильзу своим уширенным основанием.

>>Массы затворов и длины стволов отличаются. Подробности, опять же, на узиталк.

Ессно масса затвора зависит от длины ствола. Влияние наката прощупывается слабо.

>>Вообще-то, если есть возможность стрелять одиночными, то именно так и нужно делать. У нас все-таки не пулемет...

А автомат это всё-таки не карабин! К тому же выигрыш НК у М-16 даже в одиночном огне микоскопичен. М16 хорошо сбалансирована.

>>Линейные, вполне себе линейные. Просто стреляют метко:)

Весь выигрыш в меткости от спицифики запирания у них убивается штампованой ствольной коробкой. К тому же у линейных винтовок повышены требования к надёжности в затруднённых условиях эксплуатации. Где у систем с БГД ощутимый перевес по сравнению с полусвободным затвором.

>>Коробов со своим ТКБ-517 тоже ничем кроме эксцентричности не отличался, так что ли?

Почему именно Коробов, а не скажем Константинов?Всякому овощу своё время! Тогда подобные системы были естественны, шёл отбор. Сейчас же это всё равно, что сделать автомат по схеме пулемёта Максима - воплощение эксцентричности!

Fri, Mar. 13th, 2009 08:44 am (UTC)ony10

> Работать можно "по-разному". В том числе и с определённым процентом разрывов гильз.

Нет, так работать нельзя ибо это свидетельствует о неправильной конструкции оружия.

> И что это за "обычная формула для свободного затвора"?

См. тут

> При малой жёсткости узла запирания (в системах с перекосом затвора, качающимися боевыми упорами и т.п.) гильзу может рвать и при небольшой изношенности.

Да. Это одна из причин повсеместного торжества запирания поворотом затвора на муфту ствола. Только это не "небольшая изношенность" - это специфика схемы запирания.

> Ой как всё просто!

Прогрессивное человечество решило эту проблему почти век назад.

> Почему её должно корёжить, если гильзя короткая и с довольно толстым дном.

Потому что при раннем срабатывании капсюля мы рискуем получить продольный разрыв гильзы.

> Да ещё массивный ударник поджимает гильзу своим уширенным основанием.

В итоге мы приходим (сюрприз-сюрприз) к жесткому ударнику в затворе:)

> А автомат это всё-таки не карабин!

Это именно карабин с возможностью ведения автоматического огня. См. НСД (в частности вот эту страничку)

> Весь выигрыш в меткости от спицифики запирания у них убивается штампованой ствольной коробкой.

Не совсем понял суть претензии.

> К тому же у линейных винтовок повышены требования к надёжности в затруднённых условиях эксплуатации. Где у систем с БГД ощутимый перевес по сравнению с полусвободным затвором.

Да. Что, однако, не помешало всемирному триумфу G3.

> Почему именно Коробов, а не скажем Константинов?

Потому что ТКБ-517 был основным конкурентом АКМ.

> Сейчас же это всё равно, что сделать автомат по схеме пулемёта Максима - воплощение эксцентричности!

Бедный Стечкин со своим ТКБ-0116!

Sat, Mar. 14th, 2009 08:01 am (UTC)ivan_sc

>> Нет, так работать нельзя ибо это свидетельствует о неправильной конструкции оружия.

Ну тогда по-Вашему ДП и СГМ - это есть оружие неправильной конструкции. На самом деле прекрасно сделавшее своё дело.

> И что это за "обычная формула для свободного затвора"? >> См. тут

Иноземная формула без коэффициента фиктивности. Не учитывающая трение в надежде на канавки Ревелли.Можно (с натяжкой) применять для G3, но для АС - бааальшой вопрос ибо не известно, что у него там в патроннике.

>>Да. Это одна из причин повсеместного торжества запирания поворотом затвора на муфту ствола. Только это не "небольшая изношенность" - это специфика схемы запирания.

А я и не говорил, что это следствие одной только изношенности. Я имел в виду, что в подобных узлах запирания критическое число разрывов гильз наступает уже при небольшой изношенности. Так как выход дна гильзы при выстреле складывается из начального зазора, зазора от деформаций и зазора от износа.

>>Прогрессивное человечество решило эту проблему почти век назад.

Ну значит мы - регрессивная часть человечества. Так как у автоматов Константинова и Коробова загрязняемость системы (и стрелка) сохранилась до самого конца конкурсных испытаний с АКМ.

>>Потому что при раннем срабатывании капсюля мы рискуем получить продольный разрыв гильзы.

Это "раннее срабатывание" будет происходить когда гильза полностью войдёт в патронник. С чего ей продольно рваться, если её к тому же поджимает ударник и затвор идёт ей навстречу?

>>В итоге мы приходим (сюрприз-сюрприз) к жесткому ударнику в затворе:)

Это если ударник и затвор - одно и тоже. На самом деле ударник в МР40 это отдельная деталь, раза в 2 полегче затвора.

>>Это именно карабин с возможностью ведения автоматического огня. См. НСД (в частности вот эту страничку)

Не стоит руководствоваться НСД как святым писанием. Там одно время и ППШ именовали автоматом.В реальной жизни в боевой обстановке бойцы свои АК и М16 ставя

ru-guns.livejournal.com

Свободный затвор

свободный затворен, свободный затвор идризовоСвободный затвор, или инерционный затвор — продольно-скользящий затвор, не сцепленный с неподвижным стволом во время выстрела.

Отдача свободного затвора — принцип действия автоматики перезаряжания огнестрельного оружия, при котором продольно-скользящий затвор не сцеплён с неподвижным стволом, а его отход назад при выстреле замедляется преимущественно силой трения стенок гильзы о патронник и большой массой самого затвора.

Свободный затвор конструктивно проще любого другого типа запирания ствола. Однако для него характерны такие существенные недостатки, как излишняя масса оружия, склонность к высокому темпу стрельбы и увеличение колебаний оружия при стрельбе очередями за счет быстрого возвратно-поступательного движения массивного затвора и его ударов в крайних положениях, что также способствует ускоренному износу оружия.

Схема со свободным затвором благодаря своей простоте в прошлом широко применялась в пистолетах-пулеметах: достаточно назвать такие образцы, как MP18, «Суоми», MP40, ППШ, STEN, Uzi и многие другие. В настоящее время многие пистолеты-пулемёты используют более совершенные механизмы с полусвободным затвором или даже отводом пороховых газов, хотя свободный затвор также сохраняет большую популярность у конструкторов этого вида оружия.

Кроме того, свободный затвор очень часто используется в другом типе оружия под пистолетный патрон — пистолетах, обычно — использующих сравнительно маломощные патроны (ПМ, АПС, ПСМ, «Браунинг» и другие), так как масса кожуха-затвора пистолета обычно получается намного меньше, чем может весить затвор пистолета-пулемёта.

Наконец, свободный затвор как правило имеют самозарядные охотничьи винтовки и карабины под малокалиберный патрон кольцевого воспламенения, например ТОЗ 99, Ruger 10/22 и аналогичные.

Применение данной схемы в иных типах оружия носит как правило лишь эпизодический характер.

Содержание

  • 1 Принцип действия
  • 2 Динамика оружия со свободным затвором
  • 3 Международная терминология
  • 4 См. также
  • 5 Источники и примечания
  • 6 Ссылки
  • 7 Литература

Принцип действия

В основании гильзы имеется утолщённая часть, в которой находится капсюль. Задача конструктора системы со свободным затвором — обеспечить, чтобы за время, которое пуля находится в канале ствола, гильза вышла из патронника на величину, не превышающую длину этой части.

При выстреле пороховые газы оказывают давление одновременно на пулю, на стенки гильзы и на её донце — последняя составляющая передаётся затвору. При этом возникают несколько разнонаправленных сил:

  • Сила давления пороховых газов на пулю старается вытолкнуть её из ствола вперёд, через дульный срез;
  • Сила давления на донце гильзы старается вытолкнуть её из патронника назад, через казённый срез ствола, чему препятствует подпирающий гильзу сзади массивный затвор;
  • Сила давления на стенки гильзы плотно прижимает их к стенкам патронника, следствием чего становится возникновение между стенками гильзы и стенками патронника силы трения, препятствующей выходу из него гильзы.

В результате совместного воздействия этих сил и пуля, и гильза начинают двигаться в противоположных направлениях, однако с различной скоростью: если скорость пули вблизи дульного среза достигает при использовании пистолетных патронов 300—500 м/с, то наибольшая скорость затвора обычно не превышает 4 м/с.

Параметры системы (длина ствола, массы пули и затвора, площадь поверхности гильзы и так далее) подбираются конструкторами таким образом, чтобы за то время, за которое пуля проходит по каналу ствола до дульного среза, затвор успевает отойти лишь на несколько миллиметров, при этом гильза выходит из патронника только своей утолщённой частью, в которой расположен капсюль, что страхует её от разрыва.

После того, как пуля покидает ствол, давление в его канале падает, и гильза полностью выходит из патронника, толкая затвор. Извлечение гильзы в системе со свободным затвором происходит, таким образом, практически без участия закреплённого на затворе выбрасывателя — он лишь удерживает её в чашечке затвора, а не «вытягивает» из патронника, как в других системах. В принципе, система со свободным затвором может обойтись и без выбрасывателя — он нужен лишь на случай осечки для извлечения не сработавшего патрона из канала ствола. Существовали образцы оружия со свободным затвором (тренировочного или спортивно-развлекательного назначения), выбрасывателя не имевшие для упрощения конструкции.

Накопленной энергии затвору хватает на обеспечение работы автоматики оружия.

Данное описание работы системы со свободным затвором является упрощённым. На практике в оружии со свободным затвором, у которого боёк имеет вид неподвижно закреплённой на зеркале затвора детали, накол капсюля очередного патрона происходит ещё до его полного входа в патронник и прихода затвора в крайне переднее положение, в результате чего отходу затвора назад противодействует дополнительно ещё и инерция движения подвижных частей оружия вперёд. Использование этого принципа (так называемый «выкат затвора», в англоязычной терминологии — advanced primer ignition) позволяет снизить темп стрельбы и несколько уменьшить потребную массу подвижных частей оружия. При этом, однако, следует учитывать, что если при стрельбе возникнет затяжной выстрел, — замедленное срабатывание бракованного или повреждённого при хранении патрона, — выстрел произойдёт уже после полного прихода затвора в переднее положение и остановки, так, что инерция его движения вперёд не будет противодействовать его отходу назад, так что конструктор должен обеспечить достаточную массу затвора для того, чтобы обеспечить и при таком развитии событий безопасность стрелка и сохранность оружия.

Использование выката затвора несколько снижает надёжность работы автоматики оружия, а также допускает стрельбу исключительно с открытого затвора («с заднего шептала»), что не всегда приемлемо из-за снижения кучности огня, в особенности одиночного. Тем не менее, этот принцип де-факто используется в большинстве пистолетов-пулемётов со свободным затвором (имеющих неподвижно закреплённый в чашечке затвора боёк), в частности — «Узи», ППШ, ППС, и так далее. В пистолете-пулемёте MP40 же, боёк выполнен отдельно от затвора, как часть ударного механизма ударникового типа, однако выкат затвора также используется благодаря особому устройству последнего, спроектированного таким образом, что боёк наносит удар по капсюлю за мгновение до прихода затвора в переднее положение. Тот же принцип использовался, например, и в раннем варианте боевого автоматического дробовика Атчиссона (AAS — Atchisson assault shotgun) 12-го калибра, что с успехом позволило использовать в автоматическом оружии со свободным затвором мощный охотничий патрон.

В более сложном варианте этот же принцип реализовывался даже в некоторых лёгких пушках со свободным затвором, или, например, в швейцарской 20-мм противотанковой винтовке Oerlikon SSG36. Существует даже проект основанного на этом принципе оружия будущего с очень простой, но эффективной конструкцией.

Существенное преимущество свободного затвора состоит в том, что при выстреле он испытывает только деформацию сжатия. Эту деформацию способны успешно воспринимать многие виды материалов, что позволяет использовать для изготовления свободного затвора сравнительно малопрочные, но дешёвые и простые в обработке материалы — незакалённую малоуглеродистую сталь, литую алюминиевую бронзу (как у части выпуска британского STEN-a), цинк-алюминиевый литьевой сплав ZAMAK (пистолеты и карабины фирмы Hi-Point Firearms), и так далее. При этом несколько страдает долговечность оружия — при большом настреле на его деталях появляется наклёп, но не его работоспособность, причём проблема долговечности может быть отчасти устранена применением буферов, смягчающих откат подвижных частей в заднее положение. Для сравнения, например, при запирании затвора поворотом его боевые упоры испытывают во время выстрела деформацию на срез, для противодействия которой необходима очень качественная углеродистая или легированная сталь (в практике отечественной оружейной промышленности используются углеродистые пружинные стали 50А, 50РА или аналогичные; за границей стандартом для оружейной промышленности считается хром-молибденовая сталь ANSI 4130 ChroMoly или аналогичная), прошедшая термическую обработку.

Динамика оружия со свободным затвором

Работа системы со свободным затвором требует выполнения того условия, чтобы сила давления пороховых газов на донце гильзы была больше суммарной силы, оказывающей сопротивление движению затвора назад. Эта сила имеет следующие составляющие:

  • сила сопротивления возвратной пружины, прижимающей затвор к срезу ствола;
  • сила трения между затвором и стенками затворной коробки, или направляющими, по которым он движется;
  • сила трения стенок гильзы о стенки патронника ствола.

Первые две составляющие пренебрежимо малы по сравнению с последней.

Таким образом, условие работоспособности системы со свободным затвором приобретает следующий вид:

P S > R , {\displaystyle PS>R,}

где: Р — давление газов внутри гильзы; S — площадь дна гильзы; R — сила трения гильзы в патроннике.

Для цилиндрической гильзы с равномерной толщиной стенок это условие, после подстановки соответствующих формул для вычисления площади дна гильзы и силы трения её стенок о патронник, принимает следующий вид:

l d 1 < 1 48 ( d 1 d ) 2 , {\displaystyle {\frac {l}{d_{1}}}<{\frac {1}{48({\frac {d_{1}}{d}})^{2}}},}

где: d {\displaystyle d}  — внутренний диаметр гильзы; d 1 {\displaystyle d_{1}}  — наружный диаметр гильзы; l {\displaystyle l}  — длина корпуса гильзы.

Из этой формулы видно, что если длина гильзы превосходит некоторую предельную величину, система работать не будет, так как гильза при выстреле останется в патроннике и скорее всего получит поперечный разрыв, что приведёт к заклиниванию оружия и может стать причиной травмы стрелка. Особенно велик риск такого развития события при использовании гильз с высоким коэффициентом бутылочности из-за того, что пороховые газы давят как на донце такой гильзы, так и на её скат изнутри.

Кроме того, для обеспечения нормальной работоспособности системы со свободным затвором необходимо, чтобы за время выстрела (то есть, до того момента, как пуля покинет канал ствола) затвор вместе с гильзой отошёл на определённую величину — как правило не более 2 мм, что соответствует длине утолщённой части гильзы, в которой находится капсюль и на которой расположена кольцевая проточка. При нарушении этого условия вероятен продольный разрыв гильзы, так как до момента вылета пули из канала ствола в нём сохраняется высокое остаточное давление пороховых газов.

Уменьшения пути затвора за время выстрела достигается в системе со свободным затвором увеличением массы подвижных деталей оружия, в ней как правило представленных лишь самим затвором в виде неразборной детали.

В конструировании оружия принята оценочная эмпирическая формула подобия, позволяющая грубо, с некоторым завышением (из-за отсутствия учёта сил трения и сопротивления возвратной пружины) оценить массу подвижных деталей оружия со свободным затвором, необходимую для обеспечения нормальной работы его автоматики перезаряжания:

Q = L q l , {\displaystyle Q={\frac {Lq}{l}},}

где: Q {\displaystyle Q}  — масса подвижных частей; q {\displaystyle q}  — масса пули; l {\displaystyle l}  — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L {\displaystyle L}  — длина нарезной части ствола.

Существует и другой вариант эмпирической зависимости для примерного определения необходимой массы затвора:

Q = q + 0.5 w x 1 L , {\displaystyle Q={\frac {q+0.5w}{x_{1}}}L,}

где: Q {\displaystyle Q}  — масса подвижных частей; q {\displaystyle q}  — масса пули; x 1 {\displaystyle x_{1}}  — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L {\displaystyle L}  — длина нарезной части ствола; w {\displaystyle w}  — масса порохового заряда в патроне.

В иностранной литературе также приводится следующая оценочная формула для определения потребной массы свободного затвора:

M = 1 , 09 ⋅ 10 − 5 ⋅ m V b ( D d ) 2 , {\displaystyle M=1,09\cdot 10^{-5}\cdot mV_{b}\left({\frac {D}{d}}\right)^{2},}

где: M {\displaystyle M}  — масса подвижных частей в фунтах; m {\displaystyle m}  — масса пули в фунтах; V b {\displaystyle V_{b}}  — скорость пули в футах в секунду; D {\displaystyle D}  — диаметр зеркала затвора в дюймах; d {\displaystyle d}  — диаметр основания пули в дюймах.

Естественно, полученные по этим формулам величины носят сугубо ориентировочный характер, — в реальной практике конструирования используются существенно более сложные расчёты с использованием аппарата высшей математики, дополняемые обширным практическим материалом, получаемым в процессе доводки образца. Кроме того, масса затвора зависит также от конфигурации гильзы конкретного патрона, скорости горения пороха, требуемого темпа стрельбы оружия и использования особых приёмов, позволяющих несколько облегчить затвор, таких, как описанный выше выкат затвора.

Из приведённых соотношений видно, что в общем случае чем длиннее ствол оружия и тяжелее пуля используемого в нём боеприпаса, тем большую массу должен иметь его затвор. Это вполне логично — чем длиннее ствол и тяжелее пуля, тем дольше она не покинет канал ствола, соответственно — тем больше то время, за которое затвор должен пройти заданное расстояние, а это требует его утяжеления.

Применение в системе с инерционным запиранием ствола мощного патрона вынуждает использовать очень тяжёлый затвор. В свою очередь, большая масса затвора приводит к увеличению общей массы оружия, а также — значительному повышению его тряски при ведении автоматического огня и ускорению износа из-за сильных ударов в крайних положениях.

Поэтому в оружии с длинным стволом и / или использующем мощные патроны с тяжёлой пулей свободный затвор используется редко, вместо чего применяют полусвободный затвор либо различные варианты жёсткого запирания ствола на время выстрела. Это позволяет существенно облегчить подвижные части оружия, и этим снизить его массу, повысить кучность боя. Кроме того, известны попытки замедлить отход затвора назад за счёт увеличения силы трения стенок гильзы о патронник — например путём нанесения на его стенки спиральных канавок или специальных насечек (не путать с прямыми «канавками Ревелли» в патроннике, которые напротив облегчают экстракцию гильзы за счёт подачи пороховых газов из канала ствола в пространство между стенками патронника и стенками гильзы), либо за счёт применения специальных замедлителей отхода затвора (например, роликового замедлителя у чехословацкого пистолета-пулемёта «Скорпион» или пневматического буфера у MP38 и раннего MP40).

Одно из немногих исключений — немецкая авиапушка MK 108 времён Второй мировой войны, которая имела массивный свободный затвор. Однако для обеспечения работы её автоматики ствол пришлось сделать очень коротким, чтобы снаряд успевал покинуть его канал до отхода затвора на критическую величину, а это отрицательно сказалось на баллистике оружия. В данном случае более важна, впрочем, оказалась достигаемая именно применением простой схемы работы автоматики высокая технологичность этой пушки в массовом производстве, а недостаточную кинетическую энергию снаряда восполнили увеличением заряда взрывчатого вещества.

Другое исключение — опытный автоматический боевой дробовик Атчиссона 12-го охотничьего калибра, у которого свободный затвор имел массу порядка полутора килограмм и очень длинный выкат — в крайне заднем положении он входил внутрь полой трубчатой части приклада, доходя почти до плеча стрелка. В случае применения в оружии, претендующем на большую точность автоматического огня по сравнению с автоматическим дробовиком, такая схема оказалась бы неприемлема из-за сильной тряски, вызванной перемещением столь массивного затвора. Впрочем, даже Атчиссон в более поздней версии своего оружия пришёл к использованию традиционной газоотводной автоматики.

Международная терминология

В англоязычной терминологии термин «свободный затвор» как таковой отсутствует. Вместо этого используется термин blowback («блоу-бэк»), используемый для обозначения любого принципа работы автоматики, основанного на отдаче затвора — как свободного, так и полусвободного или свободного с замедлителем отхода. Системы со свободным затвором при этом обозначают как «прямой» (straight), «простой» (simple) или «чистый» (pure) blowback.

Аналогичная терминология используется и во многих других языках.

См. также

  • Полусвободный затвор
  • Отдача ствола
  • Отвод пороховых газов

Источники и примечания

  1. ↑ Существует заблуждение, состоящее в том, что существенную роль в работе автоматики оружия со свободным затвором играет возвратно-боевая пружина; это не соответствует действительности, так как её сила несоизмеримо меньше той, которая действует на затвор при выстреле. Пружина играет роль аккумулятора энергии отдачи для возврата подвижной системы оружия в переднее положение после выстрела, а также предотвращает случайное перемещение затвора при ношении разряженного оружия, не более того.

Ссылки

  • Описание работы свободного затвора  (англ.)
  • Анализ работы системы со свободным затвором и основы её проектирования  (англ.).

Литература

  • Теория и расчёт автоматического оружия. Пенза, 1997.
  • Благонравов А. А. — Основания проектирования автоматического оружия. М.: Оборонгиз, 1940.
  • Кириллов В. М. — Основы устройства и проектирования стрелкового оружия. Пенза: Пензенское высшее артиллерийское инженерное училище, 1963.
  • Бабак Ф. К. — Основы стрелкового оружия. Спб.: Полигон, 2003.
  • Дмитриев Дж. — Submashine Gun Designer’s Handbook. Настольная книга разработчика пистолета-пулемёта (англ.).
  Основные механизмы стрелкового оружия Механизмы открывания и закрывания канала ствола Механизмы запирания и отпирания канала ствола Механизм подачи патронов Магазинная подача Ленточная подача Механизмы подачи патронов в патронник Механизм удаления гильз (патронов) Основные детали Ударно-спусковой механизм Виды ударно-спусковых механизмов Основные детали
Затвор · Скользящий затвор · Качающийся затвор · Клиновый затвор · Крановый затвор
Клиновое запирание · Перекос затвора · Запирание боевыми упорами · Поворот затвора · Рычажное запирание · Кривошипно-шатунное запирание · Роликовое запирание · Перекос ствола · Запирание пороховыми газами · Запирание свободным затвором · Запирание полусвободным затвором
Коробчатый магазин · Барабанный магазин · Дисковый магазин · Шнековый магазин · Магазин-бункер
Патронная лента · Механизм подачи ленты
Прямая подача · Непрямая подача
Выбрасыватель · Отражатель
Курковый ударный механизм · Ударниковый ударный механизм · Спусковой механизм непрерывного огня · Спусковой механизм одиночного огня · Самовзводный ударно-спусковой механизм
Боёк · Курок · Боевая пружина · Ударник (оружейный) · Шептало · Спусковой крючок · Разобщитель · Автоспуск · Предохранитель

свободный затвор белене, свободный затвор идризово, свободный затвор шутка, свободный затворен

Свободный затвор Информацию О

Свободный затвор Комментарии

Свободный затворСвободный затвор Свободный затвор Вы просматриваете субъект

Свободный затвор что, Свободный затвор кто, Свободный затвор описание

There are excerpts from wikipedia on this article and video

www.turkaramamotoru.com

Отдача свободного затвора Википедия

Работа свободного затвора на примере пистолета.I — положение перед выстрелом; II — давление пороховых газов превысило давление форсирования, пуля врезается в нарезы ствола, но гильза, удерживаемая инертной массой затвора и трением стенок, плотно прижатых давлением к патроннику, отходит назад лишь на несколько миллиметров; III — пуля покидает ствол, гильза за это же время вышла из патронника только своей утолщённой частью у основания; IV, V — давление в стволе падает, трение в патроннике резко снижается, и гильза отходит назад под действием остаточного давления и инерции, толкая затвор, этим приводя в действие автоматику перезаряжания.

Свободный затвор, или инерционный затвор — продольно-скользящий затвор, не сцепленный с неподвижным стволом во время выстрела.

Отдача свободного затвора — принцип действия автоматики перезаряжания огнестрельного оружия, при котором продольно-скользящий затвор не сцеплён с неподвижным стволом, а его отход назад при выстреле замедляется преимущественно силой трения стенок гильзы о патронник и большой массой самого затвора.

Свободный затвор конструктивно проще любого другого типа запирания ствола. Однако для него характерны такие существенные недостатки, как излишняя масса оружия, склонность к высокому темпу стрельбы и увеличение колебаний оружия при стрельбе очередями за счёт быстрого возвратно-поступательного движения массивного затвора и его ударов в крайних положениях, что также способствует ускоренному износу оружия.

Схема со свободным затвором благодаря своей простоте в прошлом широко применялась в пистолетах-пулемётах: достаточно назвать такие образцы, как MP18, «Суоми», MP40, ППШ, STEN, Uzi и многие другие. В настоящее время многие пистолеты-пулемёты используют более совершенные механизмы с полусвободным затвором или даже отводом пороховых газов, хотя свободный затвор также сохраняет большую популярность у конструкторов этого вида оружия.

Кроме того, свободный затвор очень часто используется в другом типе оружия под пистолетный патрон — пистолетах, обычно — использующих сравнительно маломощные патроны (ПМ, АПС, ПСМ, «Браунинг» и другие), так как масса кожуха-затвора пистолета обычно получается намного меньше, чем может весить затвор пистолета-пулемёта.

Наконец, свободный затвор как правило имеют самозарядные охотничьи винтовки и карабины под малокалиберный патрон кольцевого воспламенения, например ТОЗ 99, Ruger 10/22 и аналогичные.

Применение данной схемы в иных типах оружия носит как правило лишь эпизодический характер.

Принцип действия

В основании гильзы имеется утолщённая часть, в которой находится капсюль. Задача конструктора системы со свободным затвором — обеспечить, чтобы за время, которое пуля находится в канале ствола, гильза вышла из патронника на величину, не превышающую длину этой части.

При выстреле пороховые газы оказывают давление одновременно на пулю, на стенки гильзы и на её донце — последняя составляющая передаётся затвору. При этом возникают несколько разнонаправленных сил:

  • Сила давления пороховых газов на пулю старается вытолкнуть её из ствола вперёд, через дульный срез;
  • Сила давления на донце гильзы старается вытолкнуть её из патронника назад, через казённый срез ствола, чему препятствует подпирающий гильзу сзади массивный затвор;
  • Сила давления на стенки гильзы плотно прижимает их к стенкам патронника, следствием чего становится возникновение между стенками гильзы и стенками патронника силы трения, препятствующей выходу из него гильзы.

В результате совместного воздействия этих сил и пуля, и гильза начинают двигаться в противоположных направлениях, однако с различной скоростью: если скорость пули вблизи дульного среза достигает при использовании пистолетных патронов 300—500 м/с, то наибольшая скорость затвора обычно не превышает 4 м/с.

Параметры системы (длина ствола, массы пули и затвора, площадь поверхности гильзы и так далее) подбираются конструкторами таким образом, чтобы за то время, за которое пуля проходит по каналу ствола до дульного среза, затвор успевает отойти лишь на несколько миллиметров, при этом гильза выходит из патронника только своей утолщённой частью, в которой расположен капсюль, что страхует её от разрыва.

После того, как пуля покидает ствол, давление в его канале падает, и гильза полностью выходит из патронника, толкая затвор. Извлечение гильзы в системе со свободным затвором происходит, таким образом, практически без участия закреплённого на затворе выбрасывателя — он лишь удерживает её в чашечке затвора, а не «вытягивает» из патронника, как в других системах. В принципе, система со свободным затвором может обойтись и без выбрасывателя — он нужен лишь на случай осечки для извлечения не сработавшего патрона из канала ствола. Существовали образцы оружия со свободным затвором (тренировочного или спортивно-развлекательного назначения), выбрасывателя не имевшие для упрощения конструкции.

Накопленной энергии затвору хватает на обеспечение работы автоматики оружия.

Данное описание работы системы со свободным затвором является упрощённым. На практике в оружии со свободным затвором, у которого боёк имеет вид неподвижно закреплённой на зеркале затвора детали, накол капсюля очередного патрона происходит ещё до его полного входа в патронник и прихода затвора в крайне переднее положение, в результате чего отходу затвора назад противодействует дополнительно ещё и инерция движения подвижных частей оружия вперёд. Использование этого принципа (так называемый «выкат затвора», в англоязычной терминологии — advanced primer ignition) позволяет снизить темп стрельбы и несколько уменьшить потребную массу подвижных частей оружия. При этом, однако, следует учитывать, что если при стрельбе возникнет затяжной выстрел, — замедленное срабатывание бракованного или повреждённого при хранении патрона, — выстрел произойдёт уже после полного прихода затвора в переднее положение и остановки, так, что инерция его движения вперёд не будет противодействовать его отходу назад, так что конструктор должен обеспечить достаточную массу затвора для того, чтобы обеспечить и при таком развитии событий безопасность стрелка и сохранность оружия.

Использование выката затвора несколько снижает надёжность работы автоматики оружия, а также допускает стрельбу исключительно с открытого затвора («с заднего шептала»), что не всегда приемлемо из-за снижения кучности огня, в особенности одиночного. Тем не менее, этот принцип де-факто используется в большинстве пистолетов-пулемётов со свободным затвором (имеющих неподвижно закреплённый в чашечке затвора боёк), в частности — «Узи», ППШ, ППС, и так далее. В пистолете-пулемёте MP40 же, боёк выполнен отдельно от затвора, как часть ударного механизма ударникового типа, однако выкат затвора также используется благодаря особому устройству последнего, спроектированного таким образом, что боёк наносит удар по капсюлю за мгновение до прихода затвора в переднее положение. Тот же принцип использовался, например, и в раннем варианте боевого автоматического дробовика Атчиссона (AAS — Atchisson assault shotgun) 12-го калибра, что с успехом позволило использовать в автоматическом оружии со свободным затвором мощный охотничий патрон.

В более сложном варианте этот же принцип реализовывался даже в некоторых лёгких пушках со свободным затвором, или, например, в швейцарской 20-мм противотанковой винтовке Oerlikon SSG36. Существует даже проект основанного на этом принципе оружия будущего с очень простой, но эффективной конструкцией.

Существенное преимущество свободного затвора состоит в том, что при выстреле он испытывает только деформацию сжатия. Эту деформацию способны успешно воспринимать многие виды материалов, что позволяет использовать для изготовления свободного затвора сравнительно малопрочные, но дешёвые и простые в обработке материалы — незакалённую малоуглеродистую сталь, литую алюминиевую бронзу (как у части выпуска британского STEN-a), цинк-алюминиевый литьевой сплав ZAMAK (пистолеты и карабины фирмы Hi-Point Firearms), и так далее. При этом несколько страдает долговечность оружия — при большом настреле на его деталях появляется наклёп, но не его работоспособность, причём проблема долговечности может быть отчасти устранена применением буферов, смягчающих откат подвижных частей в заднее положение. Для сравнения, например, при запирании затвора поворотом его боевые упоры испытывают во время выстрела деформацию на срез, для противодействия которой необходима очень качественная углеродистая или легированная сталь (в практике отечественной оружейной промышленности используются углеродистые пружинные стали 50А, 50РА или аналогичные; за границей стандартом для оружейной промышленности считается хром-молибденовая сталь ANSI 4130 ChroMoly или аналогичная), прошедшая термическую обработку.

Динамика оружия со свободным затвором

Работа системы со свободным затвором требует выполнения того условия, чтобы сила давления пороховых газов на донце гильзы была больше суммарной силы, оказывающей сопротивление движению затвора назад, имеющей следующие составляющие:

  • сила сопротивления возвратной пружины, прижимающей затвор к срезу ствола;
  • сила трения между затвором и стенками затворной коробки, или направляющими, по которым он движется;
  • сила трения стенок гильзы о стенки патронника ствола.
  • сила инерции затвора, изменяющаяся пропорционально изменению его массы.

Первые две составляющие пренебрежимо малы по сравнению с последней[1].

Таким образом, условие работоспособности системы со свободным затвором приобретает следующий вид:

PS>R,{\displaystyle PS>R,}

где: Р — давление газов внутри гильзы; S — площадь дна гильзы; R — сила трения гильзы в патроннике.

Для цилиндрической гильзы с равномерной толщиной стенок это условие, после подстановки соответствующих формул для вычисления площади дна гильзы и силы трения её стенок о патронник, принимает следующий вид:

ld1<148(d1d)2,{\displaystyle {\frac {l}{d_{1}}}<{\frac {1}{48({\frac {d_{1}}{d}})^{2}}},}

где: d{\displaystyle d} — внутренний диаметр гильзы; d1{\displaystyle d_{1}} — наружный диаметр гильзы; l{\displaystyle l} — длина корпуса гильзы.

Из этой формулы видно, что если длина гильзы превосходит некоторую предельную величину, то даже при малой массе затвора система работать не будет, так как гильза при выстреле останется в патроннике и скорее всего получит поперечный разрыв, что приведёт к заклиниванию оружия и может стать причиной травмы стрелка. Особенно велик риск такого развития события при использовании гильз с высоким коэффициентом бутылочности из-за того, что пороховые газы давят как на донце такой гильзы, так и на её скат изнутри.

Кроме того, для обеспечения нормальной работоспособности системы со свободным затвором необходимо, чтобы за время выстрела (то есть, до того момента, как пуля покинет канал ствола) затвор вместе с гильзой отошёл на определённую величину — как правило не более 2 мм, что соответствует длине утолщённой части гильзы, в которой находится капсюль и на которой расположена кольцевая проточка. При нарушении этого условия вероятен продольный разрыв гильзы, так как до момента вылета пули из канала ствола в нём сохраняется высокое остаточное давление пороховых газов.

Уменьшения пути затвора за время выстрела достигается в системе со свободным затвором увеличением массы подвижных деталей оружия, в ней как правило представленных лишь самим затвором в виде неразборной детали.

В конструировании оружия принята оценочная эмпирическая формула подобия, позволяющая грубо, с некоторым завышением (из-за отсутствия учёта сил трения и сопротивления возвратной пружины) оценить массу подвижных деталей оружия со свободным затвором, необходимую для обеспечения нормальной работы его автоматики перезаряжания:

Q=Lql,{\displaystyle Q={\frac {Lq}{l}},}

где: Q{\displaystyle Q} — масса подвижных частей; q{\displaystyle q} — масса пули; l{\displaystyle l} — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L{\displaystyle L} — длина нарезной части ствола.

Существует и другой вариант эмпирической зависимости для примерного определения необходимой массы затвора:

Q=q+0.5wx1L,{\displaystyle Q={\frac {q+0.5w}{x_{1}}}L,}

где: Q{\displaystyle Q} — масса подвижных частей; q{\displaystyle q} — масса пули; x1{\displaystyle x_{1}} — путь, проходимый затвором за время нахождения пули в канале ствола; L{\displaystyle L} — длина нарезной части ствола; w{\displaystyle w} — масса порохового заряда в патроне.

В иностранной литературе также приводится следующая оценочная формула для определения потребной массы свободного затвора:

M=1,09⋅10−5⋅mVb(Dd)2,{\displaystyle M=1,09\cdot 10^{-5}\cdot mV_{b}\left({\frac {D}{d}}\right)^{2},}

где: M{\displaystyle M} — масса подвижных частей в фунтах; m{\displaystyle m} — масса пули в фунтах; Vb{\displaystyle V_{b}} — скорость пули в футах в секунду; D{\displaystyle D} — диаметр зеркала затвора в дюймах; d{\displaystyle d} — диаметр основания пули в дюймах.

Естественно, полученные по этим формулам величины носят сугубо ориентировочный характер, — в реальной практике конструирования используются существенно более сложные расчёты с использованием аппарата высшей математики, дополняемые обширным практическим материалом, получаемым в процессе доводки образца. Кроме того, масса затвора зависит также от конфигурации гильзы конкретного патрона, скорости горения пороха, требуемого темпа стрельбы оружия и использования особых приёмов, позволяющих несколько облегчить затвор, таких, как описанный выше выкат затвора.

Из приведённых соотношений видно, что в общем случае чем длиннее ствол оружия и тяжелее пуля используемого в нём боеприпаса, тем большую массу должен иметь его затвор. Это вполне логично — чем длиннее ствол и тяжелее пуля, тем дольше она не покинет канал ствола, соответственно — тем больше то время, за которое затвор должен пройти заданное расстояние, а это требует его утяжеления.

Применение в системе с инерционным запиранием ствола мощного патрона вынуждает использовать очень тяжёлый затвор. В свою очередь, большая масса затвора приводит к увеличению общей массы оружия, а также — значительному повышению его тряски при ведении автоматического огня и ускорению износа из-за сильных ударов в крайних положениях.

Поэтому в оружии с длинным стволом и / или использующем мощные патроны с тяжёлой пулей свободный затвор используется редко, вместо чего применяют полусвободный затвор либо различные варианты жёсткого запирания ствола на время выстрела. Это позволяет существенно облегчить подвижные части оружия, и этим снизить его массу, повысить кучность боя. Кроме того, известны попытки замедлить отход затвора назад за счёт увеличения силы трения стенок гильзы о патронник — например путём нанесения на его стенки спиральных канавок или специальных насечек (не путать с прямыми «канавками Ревелли» в патроннике, которые напротив облегчают экстракцию гильзы за счёт подачи пороховых газов из канала ствола в пространство между стенками патронника и стенками гильзы), либо за счёт применения специальных замедлителей отхода затвора (например, роликового замедлителя у чехословацкого пистолета-пулемёта «Скорпион» или пневматического буфера у MP38 и раннего MP40).

Одно из немногих исключений — немецкая авиапушка MK 108 времён Второй мировой войны, которая имела массивный свободный затвор. Однако для обеспечения работы её автоматики ствол пришлось сделать очень коротким, чтобы снаряд успевал покинуть его канал до отхода затвора на критическую величину, а это отрицательно сказалось на баллистике оружия. В данном случае более важна, впрочем, оказалась достигаемая именно применением простой схемы работы автоматики высокая технологичность этой пушки в массовом производстве, а недостаточную кинетическую энергию снаряда восполнили увеличением заряда взрывчатого вещества.

Другое исключение — опытный автоматический боевой дробовик Атчиссона 12-го охотничьего калибра, у которого свободный затвор имел массу порядка полутора килограмм и очень длинный выкат — в крайне заднем положении он входил внутрь полой трубчатой части приклада, доходя почти до плеча стрелка. В случае применения в оружии, претендующем на большую точность автоматического огня по сравнению с автоматическим дробовиком, такая схема оказалась бы неприемлема из-за сильной тряски, вызванной перемещением столь массивного затвора. Впрочем, даже Атчиссон в более поздней версии своего оружия пришёл к использованию традиционной газоотводной автоматики.

Международная терминология

В англоязычной терминологии термин «свободный затвор» как таковой отсутствует. Вместо этого используется термин blowback («блоу-бэк»), используемый для обозначения любого принципа работы автоматики, основанного на отдаче затвора — как свободного, так и полусвободного или свободного с замедлителем отхода. Системы со свободным затвором при этом обозначают как «прямой» (straight), «простой» (simple) или «чистый» (pure) blowback.

Аналогичная терминология используется и во многих других языках.

См. также

Источники и примечания

  1. ↑ Существует заблуждение, состоящее в том, что существенную роль в работе автоматики оружия со свободным затвором играет возвратно-боевая пружина; это не соответствует действительности, так как её сила несоизмеримо меньше той, которая действует на затвор при выстреле. Пружина играет роль аккумулятора энергии отдачи для возврата подвижной системы оружия в переднее положение после выстрела, а также предотвращает случайное перемещение затвора при ношении разряженного оружия, не более того.

Ссылки

Литература

  • Теория и расчёт автоматического оружия. Пенза, 1997.
  • Благонравов А. А. — Основания проектирования автоматического оружия. М.: Оборонгиз, 1940.
  • Кириллов В. М. — Основы устройства и проектирования стрелкового оружия. Пенза: Пензенское высшее артиллерийское инженерное училище, 1963.
  • Бабак Ф. К. — Основы стрелкового оружия. Спб.: Полигон, 2003.
  • Дмитриев Дж. — Submashine Gun Designer’s Handbook. Настольная книга разработчика пистолета-пулемёта (англ.).

wikiredia.ru